Diseño Agua Potable Domiciliaria: Competencias Ing. Constructor UCM

UNIVERSIDAD CATOLICA DEL MAULE
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN
VOL I: DISEÑO AGUA POTABLE DOMICILIARIA EN
BASE A COMPETENCIAS DE EGRESO DEL INGENIERO
CONSTRUCTOR UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL
MAULE.
ALEX FABIÁN ROCHA OYARCE.
Profesor Guía
Ramón Carreño Gutiérrez
2015
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
UNIVERSIDAD CATOLICA DEL MAULE
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA EN CONSTRUCCIÓN
VOL I: DISEÑO AGUA POTABLE DOMICILIARIA EN BASE A
COMPETENCIAS DE EGRESO DEL INGENIERO
CONSTRUCTOR UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL MAULE.
Por
ALEX FABIÁN ROCHA OYARCE.
Texto basado en proyecto de título
Escuela Ingeniería en Construcción.
Tutor: Señor Ramón Carreño Gutiérrez
Noviembre, 2015
Talca, Chile
1
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
ÍNDICE GENERAL
VOLUMEN I: DISEÑO DE AGUA POTABLE DOMICILIARIA ........................ 8
CAPÍTULO I: EL INGENIERO CONSTRUCTOR EN EL DISEÑO SANITARIO
DOMICILIARIO. ............................................................................................. 9
1.1
MARCO LEGAL. ................................................................................. 9
1.2
COMPETENCIAS DE EGRESO DEL INGENIERO CONSTRUCTOR DE LA
UCM. 9
1.3
COMETENCIAS GENÉRICAS O TRASNVERSALES ....................... 10
CAPÍTULO
II:
DISEÑO
DE INSTALACIONES SANITARIAS DE
AGUA
POTABLE DOMICILIARIA. ......................................................................... 12
2.1
GENERALIDADES. ........................................................................... 12
2.2
INSTALACIÓN DE AGUA POTABLE DOMICILIARIA ....................... 12
2.2.1 Primer tramo: Arranque de agua potable. .......................................... 13
2.2.2 Segundo tramo: Instalación interior de agua potable. ........................ 13
2.3
CÁLCULOS. ...................................................................................... 14
2.3.1 Gasto máximo instalado y gasto máximo probable. ........................... 15
2.3.2 El medidor de agua potable ............................................................... 21
2.3.2.1
Consumo máximo diario (C) ......................................................... 21
2.3.2.2
Gasto máximo probable. ............................................................... 24
2.3.3 Cálculo de pérdida del medidor. ........................................................ 33
2.4
Cálculo de pérdidas en cañerías. ...................................................... 35
2
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2.4.1 Determinación de las pérdidas de carga y diámetro de cañerías. ...... 35
2.4.1.1
Presión mínima. ............................................................................ 37
2.4.1.2
Cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías.......................... 39
2.4.1.3
Fórmula de Hazen-Williams. ......................................................... 40
2.4.2 Cálculo de las pérdidas de carga en piezas especiales y accesorios de
unión. 41
2.4.3 Presión disponible. ............................................................................ 56
2.4.3.1
Cota de altura ............................................................................... 56
2.4.3.2
Ecuación fundamental para el cálculo de la pérdida de presión de la
instalación. ................................................................................................... 58
2.5
DISEÑO. ........................................................................................... 63
2.5.1 Simbología. ....................................................................................... 63
2.5.1.1
Simbología para agua potable y tubería proyectada. .................... 64
2.5.1.2
Simbología tubería existente. ....................................................... 65
2.5.1.3
Artefactos ..................................................................................... 66
2.5.2 Planos de planta. ............................................................................... 67
2.5.2.1
Información en los planos de planta. ............................................ 69
2.5.2.2
Planos isométricos........................................................................ 71
2.5.2.3
Pasos (optativos) para la realización de una proyección en isométrico.
72
2.5.2.4
Información planos isométricos. ................................................... 74
2.5.3 Disposiciones de diseño. ................................................................... 74
CAPÍTULO III: CÁLCULO DE PÉRDIDA DE CARGA EN CAÑERÍAS Y
DIÁMETRO DE TUBERÍAS. ........................................................................ 98
3
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
CAPÍTULO IV: MATERIALES Y COSTOS. ............................................... 124
4.1
Cobre (NCh951/1 - NCh396 - NCh2674). ........................................ 124
4.1.1 Tubería Tipo L ................................................................................. 126
4.1.2 Tubería tipo K .................................................................................. 126
4.1.3 Tubería tipo M ................................................................................. 127
4.2
Costos tuberías de cobre................................................................. 127
4.3
PVC o Policloruro de vinilo (NCh399 - NCh1721). ........................... 128
4.3.1 Conexión soldable. .......................................................................... 128
4.3.2 Conexión roscable. .......................................................................... 129
4.3.3 Características cuantitativas y/o cualitativas. ................................... 129
4.4
Costos tuberías de cobre................................................................. 130
4.5
HDPE - Polietileno de alta densidad (NCh 398/1.Of2004) ............... 130
4.5.1 Principales características ............................................................... 131
4.6
Costos tuberías de HDPE................................................................ 132
CAPÍTULO V: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE UN PROYECTO DE AGUA
POTABLE.................................................................................................. 133
5.1
Procedimiento para la ejecución de las Instalaciones Domiciliarias de Agua
Potable. ..................................................................................................... 133
5.1.1 Otorgamiento de la Factibilidad de servicios sanitarios. .................. 133
5.2
Presentación del Proyecto ............................................................... 136
5.3
Contenido del Proyecto. .................................................................. 137
4
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
ÍNDICE DE TABLA
Tabla 1: Competencias transversales o genéricas de la UCM ..................................11
Tabla 2: Gastos instalados por artefacto ...................................................................16
Tabla 3: Consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua potable22
Tabla 4: Dotación según tipo de vivienda ..................................................................23
Tabla 5: Capacidad máxima de los medidores ..........................................................24
Tabla 6: Coeficientes de fricción para fórmula de Hazen-Williams ............................41
Tabla 7: Cotas de Artefactos más Comunes. ............................................................57
Tabla 8: Simbología Agua potable y Tubería proyectada. .........................................64
Tabla 9: Simbología tubería existente .......................................................................65
Tabla 10: Simbología Artefactos. ..............................................................................66
Tabla 11: Precios unitarios elementos de cobre ...................................................... 127
Tabla 12: Precios unitarios elementos de PVC ....................................................... 130
Tabla 13: Precios unitarios elementos de HDPE ..................................................... 132
5
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
ÍNDICE DE IMÁGENES
Ilustración 1: Arranque de agua potable ....................................................................13
Ilustración 2: Instalación domiciliaria de agua potable ...............................................14
Ilustración 3: Cuadro de diámetros y presiones.........................................................36
Ilustración 4: Presión Inicial que generalmente ofrecen las empresas concesionarias.
..................................................................................................................................38
Ilustración 5: Trazado en planta de agua fría proyecto. .............................................67
Ilustración 6: Trazado en planta agua caliente proyecto............................................68
Ilustración 7: Detalle trazado agua caliente. ..............................................................69
Ilustración 8: Plano de planta con información requerida. .........................................70
Ilustración 9: Llaves de paso y su respectivo diámetro..............................................71
Ilustración 10: Fundamento dibujo isométrico. ..........................................................72
Ilustración 11: Plano de casa emplazado en terreno del propietario..........................75
Ilustración 12: Diámetros de cañería en función de los artefactos que alimenta .......76
Ilustración 13: Calefón (K) de 19 mm. .......................................................................77
Ilustración 14: Trazado de agua caliente ...................................................................78
Ilustración 15: Red de agua caliente sectorizada ......................................................79
Ilustración 16: Arranque tipo en HDPE. .....................................................................80
Ilustración 17: Trazado isométrico de un ramal. ........................................................81
Ilustración 18: Trazado isométrico de un ramal. ........................................................82
Ilustración 19: Tramo isométrico agua fría, con 3 o más elementos. .........................83
6
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ÍNDICE DE FÓRMULAS
Fórmula 1: Gasto máximo probable. .........................................................................16
Fórmula 2: Consumo máximo diario (C) ....................................................................23
Fórmula 3: Pérdida de carga en el medidor ..............................................................33
Fórmula 4: Velocidad del agua en una cañería. ........................................................35
Fórmula 5: Fair-Whipple-Hsiao para agua fría...........................................................39
Fórmula 6: Fair-Whipple-Hsiao para agua fría...........................................................39
Fórmula 7: Fórmula de Hazen-Williams ....................................................................40
Fórmula 8: Pérdida singular (m.c.a.) .........................................................................42
Fórmula 9: Cálculo presión disponible ......................................................................56
Fórmula 10: Ecuación fundamental ...........................................................................58
Fórmula 11: Fórmula presión disponible. ................................................................ 103
7
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
1
VOLUMEN I: DISEÑO DE AGUA POTABLE DOMICILIARIA
En el presente volumen se presenta al alumno todos los conocimiento necesarios
para la buena ejecución de diseños de agua potable domiciliaria, además de la
presentación completas de proyectos sanitarios. Todo lo anterior explicado al alumno
desde los conceptos básicos hasta la complejidad misma del tema.
Para conocimiento del alumno, este texto está basado en competencias de egreso
del profesional, por lo que será recurrente la aplicación del conocimiento de manera
práctica, que debe realizar de la manera más transparente posible, y entender que
un error implica realizar una retroalimentación de este para no volver a cometerlo, así
lograr el objetivo de potenciar las competencias de egreso. Lo anterior siempre
amparado de igual manera por las competencias transversales o genéricas propias
de la Universidad Católica del Maule, a fin de que el alumno desarrolle las
competencias relacionadas al conocimiento, y también relacionadas al tema personal
y valórico del estudiante.
8
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
CAPÍTULO I: EL INGENIERO CONSTRUCTOR EN EL DISEÑO SANITARIO
DOMICILIARIO.
1.1
MARCO LEGAL.
El Ingeniero Constructor, en base a la Ley N° 11.994 (Creación del Colegio de
Constructores Civiles de Chile, hoy Colegio de Constructores Civiles e Ingenieros
Constructores de Chile) y su artículo 19, en su inciso b) proyectar, ejecutar, dirigir y
fiscalizar las instalaciones anexas o complementarias, para las que estén autorizados
por las leyes o reglamentos vigentes.
Pero es la Superintendencia de Servicios Sanitarios, que en su ORD. Circular N°
1086, establece las competencias del profesional en el diseño, detallando
específicamente la facultad del Ingeniero Constructor para diseñar instalaciones
sanitarias de agua potable domiciliaria.
1.2
COMPETENCIAS DE EGRESO DEL INGENIERO CONSTRUCTOR DE LA
UCM.
En base al Proyecto Formativo Ingeniería en Construcción año 2015, se espera que
el alumno de pregrado durante el curso Instalaciones Sanitarias, con la ayuda de
este texto de apoyo a la docencia de aprendizaje autónomo, genere las siguientes
competencias:
• Incorporar los conocimientos de la matemática, física y estadística para tomar
decisiones en el ámbito de la ingeniería en Construcción.
9
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
• Resolver problemas en la ejecución de un proyecto de construcción, basado
en los fundamentos de las ciencias de la ingeniería en Construcción.
• Modelar los procesos constructivos de un proyecto de construcción.
• Evaluar propuesta técnica, económica y financiera de un proceso constructivo.
1.3
COMETENCIAS GENÉRICAS O TRASNVERSALES
De manera paralela a la generación de las competencias es necesario que el alumno
de pregrado al momento de la inserción laboral tenga desarrollado un manejo de
competencias de carácter personal, que marquen el sello del profesional de la
Universidad Católica del Maule.
Por esta razón, es que el alumno de pregrado y en un nexo directo con este texto de
apoyo a la docencia, espera aplicar las siguientes competencias genéricas o
transversales de la Universidad Católica del Maule, a fin de que éstas sean aplicadas
en esta especialidad, como en cualquier ámbito del futuro profesional.
10
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Competencias Genéricas o Transversales
1.- Demostrar coherencia ética entre sus postulados valóricos y sus acciones,
respetando
los
derechos
humanos
y
participando
activamente
en
las
organizaciones comunitarias, haciendo primar la responsabilidad social desde
una perspectiva cristiana.
2.- Responder con iniciativa a problemáticas de investigación orientadas a su
especialidad.
3.- Realizar investigaciones que contribuyan al desarrollo del conocimiento
científico y aplicado, en el contexto propio de su proceso formativo.
4.- Comunicar ideas, tanto en la lengua materna como en el idioma inglés,
haciendo uso de las tecnologías de la información para desenvolverse en
diversos escenarios, dando soluciones a diversas problemáticas de la
especialidad.
Tabla 1: Competencias transversales o genéricas de la UCM
11
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2
CAPÍTULO II: DISEÑO DE INSTALACIONES SANITARIAS DE AGUA
POTABLE DOMICILIARIA.
2.1
GENERALIDADES.
En este capítulo se procederá a explicar todo lo relacionado con el diseño de una
instalación domiciliaria de agua potable, desde sus cálculos correspondientes, su
trazado, vistas en isométricos y realización de proyectos completos de instalaciones
de agua potable domiciliaria. Todo desde una perspectiva orientada al estudiante,
paso a paso, y con múltiples ejercicios que fomenten la retroalimentación de los
contenidos.
2.2
INSTALACIÓN DE AGUA POTABLE DOMICILIARIA
Una instalación de agua potable domiciliaria, son las obras necesarias para dotar de
este servicio a un inmueble desde la salida de la llave de paso colocada a
continuación del medidor o de los sistemas propios de abastecimiento de agua
potable, hasta los artefactos.
Dentro de las instalaciones sanitarias domiciliarias de agua potable podemos
encontrar dos tramos claramente definidos, uno de carácter público, del que por ley
está encargado el prestador del servicio o concesionario 1, y un tramo de instalación
interior propia de cada usuario del servicio, es aquí donde el Ingeniero Constructor
tiene la facultad de diseñar y realizar proyectos completos, que es a lo que se refiere
el diseño de agua potable domiciliario.
1
Es la persona natural o jurídica, habilitada para el otorgamiento de los servicios públicos de
distribución de agua potable, que se obliga a entregarlos a quien los solicite dentro de su área o zona
de concesión, en las condiciones establecidas en la Ley, el Reglamento y su respectivo decreto de
concesión.
12
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.2.1 Primer tramo: Arranque de agua potable.
Este primer tramo, hace referencia al arranque de agua potable, que es el tramo de
la red pública de distribución, comprendido desde el punto de su conexión 2 a la
tubería de distribución, hasta la llave de paso colocada después del medidor
inclusive.
Ilustración 1: Arranque de agua potable
2.2.2 Segundo tramo: Instalación interior de agua potable.
Este segundo tramo hace referencia al diseño que comprende desde la salida de la
llave de paso colocada a continuación del medidor o de los sistemas propios de
abastecimiento de agua potable, hasta los artefactos. En la Ilustración 2 se puede
apreciar ambos tramos, desde la llave de paso hasta los artefactos y el arranque
domiciliario explicado en el punto anterior.
2
Es la unión física del arranque de agua potable y la tubería de la red pública de distribución.
13
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Ilustración 2: Instalación domiciliaria de agua potable
2.3
CÁLCULOS.
Un buen diseño de instalaciones sanitarias de agua potable domiciliaria implica no
tener errores en ninguno de los diversos cálculos que se exigen por normativa y debe
asegurar el correcto suministro a todos los artefactos que compongan la red de agua
potable, como también en todo momento asegurar la potabilidad del agua. Un mal
cálculo puede generar diversos problemas en su posterior ejecución y utilización de
la red. Por esta razón se procederá a explicar paso a paso todos los cálculos que
aseguren una buena proyección y posterior ejecución de las obras.
Hay que tener siempre presente que el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias
de Agua Potable y Alcantarillado norma los cálculos y diseños en función de los
requisitos mínimos para que la red de agua potable domiciliaria tras su ejecución,
funcione correctamente. Por lo que se aconseja no llevar todas las soluciones de
14
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
diseño al límite de las normas, ya que se debe tener presente que en primer lugar,
habrá terceros involucrados en su uso, y en segundo lugar, la red de agua potable es
un servicio indispensable en el buen vivir de todas las personas. Por lo tanto es
indispensable diseñar y realizar los proyectos completos con responsabilidad y
conciencia, pues se debe velar siempre por entregar un proyecto de calidad al
usuario al que va dirigido el proyecto.
2.3.1 Gasto máximo instalado y gasto máximo probable.
El primer cálculo que se debe realizar, es determinar el gasto instalado y el gasto
máximo probable, para poder calcular el segundo valor, es necesario saber el
primero, por lo que a continuación se procede a explicar cómo calcular estos dos
valores fundamentales para el diseño de una instalación de agua potable
domiciliaria.
•
Gasto instalado (Qi): Suma de todos los consumos de agua que se
producirán en la instalación domiciliaria de agua potable (IDAP).
Para obtener este valor, es necesario recurrir al Anexo N°3 del RIDAA, pero para
efectos de comodidad para el estudiante, dicha tabla se presenta a continuación:
15
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Gasto (L/min)
Tipo de Artefacto
Agua fría
Agua caliente
-
Baño lluvia
Baño tina
10
Especificaciones
del fabricante
10
15
10
15
Lavatorio
8
8
Bidet
Urinario corriente
6
-
Lavaplatos
6
6
Especificaciones
del fabricante
12
12
Lavadero
15
15
Lavacopas
Lavadora
Bebedero
Salivera dentista
Llave de riego 13 mm
Llave de riego 19 mm
Urinario con cañería perforada/ m
Ducha con cañería perforada/ m
12
15
5
5
20
50
10
40
12
15
-
Inodoro corriente
Inodoro con válvula automática
Urinario con válvula automática
-
-
Tabla 2: Gastos instalados por artefacto
•
Gasto máximo probable (QMP): Concepto probabilístico mediante el cual
se cuantifica el máximo caudal con el que deben diseñarse las
instalaciones de agua potable de inmuebles que tienen una determinada
característica de consumo. Éste se calcula en función del gasto máximo
instalado.
Q.M.P. = 1.7391* QI^ 0.6891
Fórmula 1: Gasto máximo probable.
16
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Donde:
Q.M.P.: Gasto máximo probable en L/min.
QI: Gasto instalado en L/min.
Con respecto a los gastos instalados por artefactos que debe utilizarse para el
cálculo de los diámetros de las tuberías. Se emplearán los mismos valores para
instalaciones de agua fría como para aquellas de agua caliente.
La suma de los gastos instalados con agua fría determinará el gasto máximo
instalado en L/min. Salvo consideraciones propias del proyecto, se podrá efectuar
el cálculo de los caudales totales, sin incluir el consumo de agua caliente de
calefón, calderas u otros.
El gasto máximo probable total de una instalación con ramales que cuenten
simultáneamente con grifería corriente y válvulas automáticas, (instalaciones
mixtas), está dado por la suma de los gastos máximos probables independientes
de ambos tipos de artefactos, salvo justificación del proyectista 3.
En todo caso, para el dimensionamiento de las instalaciones se podrá emplear un
gasto de diseño diferente al gasto máximo probable. Su valor mínimo deberá ser
debidamente justificado por el proyectista y su valor máximo corresponderá al
gasto instalado, el que deberá ser aceptado en forma expresa por el Prestador,
todo lo cual quedará establecido en el plano del proyecto.
Es importante mencionar que según el tipo de calentador que se utilice, el
consumo de agua caliente varía. Cuando el calentador es de acumulación de
agua caliente (un termo, por ejemplo) se suma al gasto instalado de agua fría el
del agua caliente. En cambio, cuando el calentador es de circulación (un
calefón) no se considera el gasto en agua caliente.
3
Persona autorizada por las disposiciones legales vigentes para proyectar instalaciones domiciliarias
de agua potable y alcantarillado, que asume la responsabilidad del diseño por él desarrollado.
17
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Ejemplo - Ejercicios - Preguntas
•
Ejemplo:
Se debe realizar el cálculo de un Q.M.P de un casa, la cual cuanta con un inodoro
corriente, un lavaplatos, un baño ducha (lluvia) y una llave de jardín de 13 mm.
Para realizar este ejemplo se sugiere realizar una tabla como la siguiente:
•
Cálculo Qi (Gasto instalado)
Inodoro
Corriente
Lavaplatos
Baño lluvia
Llave de jardín
(13 mm).
Agua Fría
Agua Caliente
Cantidad
l/min Sub total Cantidad
l/min
Sub total
1
10
10
1
1
1
12
10
20
12
10
20
Total
A.F.
52
1
1
-
12
10
-
12
10
-
Total
A.C.
22
Entonces tenemos que nuestro Qi (Gasto instalado) es: 52 lt/min.
Ahora es posible calcular nuestro Q.M.P, en función de nuestro Qi, aplicando este
valor en la fórmula 1 (Gasto máximo probable).
•
Cálculo Q.M.P (Gasto máximo probable)
Q.M.P.: 1.7391*52(lt/min)^ 0.6891
Q.M.P.: 26,47 (lt/min)
18
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
•
Ejercicios
Calcule el Qi y el Q.M.P para los siguientes casos:
Caso 1: Se le solicita entregar el cálculo de Qi y Q.M.P. de una vivienda con los
siguientes artefactos: 1 Lavaplatos, 1 lavadero, 1 lavadora, 1 lavamanos, 1 WC, 1
baño tina y 1 llave de jardín de 19 mm .
(Sol. Qi: 125 lt/min; Q.M.P.: 48,45 lt/min).
Caso 2: Se le solicita entregar cálculo de Qi y Q.M.P de una sede social, la cual
tiene en su interior: 2 WC, 2 lavamanos, 4 baños lluvia y 1 llave de jardín de 19 mm.
(Sol. Sin solución, comprar con un compañero(a)).
Caso 3: Como futuro Ingeniero Constructor, un mandante le solicita calcular el Qi y
Q.M.P. de su hogar, a fin de ir comprobando a medida que avanzan los contenidos
de este volumen, comprobar si dicha conexión cumple con lo estipulado en el RIDAA.
(Sol. Independiente de cada alumno).
•
Preguntas
 ¿Bajo qué Ley el Ingeniero Constructor está facultado para desarrollar diseños
y proyectos completos de agua potable domiciliario?
 ¿Si un mandante le pidiera realizar un diseño de un arranque de agua potable,
lo haría?, ¿Qué respuesta la daría al mandante?.
 Con sus palabras, explique los conceptos de Qi y Q.M.P.
 Una persona le presenta un proyecto para su revisión en el que calculó el
Q.M.P con la suma del Qi agua fría y Qi de agua caliente. Usted revisa y no
hay mas antecedentes al respecto. ¿Consideraría correcto el cálculo?, ¿Existe
alguna forma de que dicho cálculo pudiese estar correcto?
19
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Competencia a desarrollar 4: Incorporar los conocimientos de la matemática, física
y estadística para tomar decisiones en el ámbito de la ingeniería en Construcción.
4
Recuerde una competencia implica la aplicación del conocimiento teórico, en la práctica. Por lo que
si no sabe o no entiende un ejercicio o pregunta, intente resolverla mediante el uso de este texto, con
sus compañeros o directamente con el profesor, para así buscar la retroalimentación.
20
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.3.2 El medidor de agua potable
Como mencionamos anteriormente, un buen diseño de agua potable domiciliaria
implica sucesivos cálculos relacionados entre sí, que tienen un orden lógico y que
aseguran que la red funcione correctamente.
Parte importante del diseño una instalación de agua potable domiciliaria, es calcular
el medidor de agua potable que será utilizado para dotar el suministro a todos los
artefactos que sean parte del proyecto.
El medidor de agua potable se determina mediante dos cálculos independientes, que
en su conjunto le permiten al proyectista determinar bajo bases de cálculo el mejor
diámetro del medidor de agua potable a utilizar.
Los parámetros a tener en cuenta para determinar el diámetro del medidor de agua
potable son los siguientes:
2.3.2.1 Consumo máximo diario (C)
Para poder determinar el valor del Consumo máximo diario, es necesario entender el
concepto de Dotación, que corresponde al volumen promedio de agua que consume
un elemento determinado o persona en un día y que depende del tipo de vivienda,
todo esto, en relación a la cantidad de servicios higiénicos con los que cuenta; o del
tipo de recinto para el cual se realiza el proyecto como por ejemplo: casas, viviendas
sociales, establecimientos hospitalarios, jardines y prados, etc. El consumo máximo
diario (C) al tener distintos valores en función del recinto que el proyecto determine,
lo podemos encontrar con diversas unidades, la tabla 3 contiene los consumos
máximos diarios completos según determinación del RIDAA.
21
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Recinto
Casa habitación.
Consumo máximo
diario
80 - 450 lt/hab/día
Vivienda Social
Edificios de departamentos, con arranque único incluyendo usos
domésticos, lavado, riego y calefacción.
Edificios de departamentos, con arranque independiente e
incluyendo sólo consumo doméstico.
70 lt/hab/día
450 lt/hab/día
200 - 300 lt/hab/día
50 lt/alumnos ext./día
100 lt/alumnos mp./día
Establecimientos educacionales
Establecimientos hospitalarios
Locales industriales
Locales comerciales y oficinas (10 lt/m2/día como mínimo)
200 lt/alumnos int./día
1300- 2000 lt/cama/día
150
lt/operario/turno/día
150 lt/empleado/día
Bares, restaurantes, fuentes de soda y similares
En salas de espectáculos, sin considerar acondicionamiento de
aire.
40 lt/m2/día
25 lt/butaca/día
Jardines y prados
Dispensarios, policlínicos y otros establecimientos similares
Regimientos y cuarteles (a lo cual hay que agregar otros
consumos)
Hoteles y residenciales
Piscinas residenciales con equipo de recirculación
Piscinas residenciales sin equipo de recirculación
10 lt/m2/día
100 lt/m2/día
200 lt/hombre/día
200 lt/cama/día
1 cambio al mes.
1 cambio total cada 10
días.
Tabla 3: Consumos máximos diarios en instalaciones domiciliarias de agua potable
22
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
En complemento a la tabla entregada anteriormente, se presenta a continuación una
tabla para consumo máximo diario (C), en función de los tipos de artefactos que
pueda tener una vivienda.
Tipo de vivienda
Dotación
Casas con un baño y cocina
250 lt / hab / día
Casas con un baño y medio, cocina y lavadero
300 lt / hab / día
Casas con dos baños y medio, cocina y lavadero
350 lt / hab / día
Casas con más de dos baños y medio, cocina y lavadero
400 lt / hab / día
Tabla 4: Dotación según tipo de vivienda
Esta tabla nos servirá como complemento detallado y referencial sólo para el primer
valor de consumo máximo diario de la tabla 3, consumos máximos diarios en
instalaciones domiciliarias de agua potable (Casa habitación).
Una vez determinado el valor (C), cuya unidad es m3/día, que consiste en la
multiplicación de una variable de la dotación (m2, habitantes, cama, alumno, etc.) por
su correspondiente valor de dotación, o la suma de estos, según los valores
referenciales de la tabla 3 y tabla 4, como se aprecia en la fórmula 2, podemos
ocupar dicho dato en la tabla 5.
Q
max. diario :
(Variable de la dotación) * Dotación + Σ (Variable de la dotación) * Dotación
Fórmula 2: Consumo máximo diario (C)
23
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Domiciliario
Uso
Diámetro del Medidor
mm.
Consumo máx. diario
m3/día (C)
Gasto máx. Probable
lt/min (QMP)
13
3
50
19
5
80
25
7
117
38
20
333
50
100
1667
Tabla 5: Capacidad máxima de los medidores
En caso de el diámetro sea mayor a 38 mm deberá recurrirse a las especificaciones
del fabricante del medidor correspondiente.
Para que no exista duda respecto a valores decimales que pueda dar como resultado
el valor del consumo máximo diario (C), se acepta como criterio para el diseño y
determinación del diámetro del medidor de agua potable: "Utilizar el valor del
consumo máximo diario (C) e ingresarlo a la tabla en la columna correspondiente a
(C) y se selecciona el valor inmediatamente mayor que encontrase en la columna.
2.3.2.2 Gasto máximo probable.
Para determinar el medidor mediante el Gasto máximo probable (Q.M.P.) se debe
buscar el valor (de ahí la importancia de su buen cálculo), en la misma tabla de
capacidad máxima de los medidores (tabla 5), ocupando el mismo criterio que para
dicho valor. Por lo tanto se debe selecciona el valor inmediatamente mayor que
24
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
encontrase en la columna de Q.M.P. Como se vio en los puntos anteriores, el Q.M.P
tiene una unidad de (l/min).
Como mencionó anteriormente, para el cálculo del diámetro del medidor se puede
hacer mediante dos cálculos, lo cual fomenta una base solvente de cálculo, por lo
que se aconseja realizar ambos, pues para una memoria de cálculo de un proyecto
de agua potable domiciliario, es esencial contar con ambos.
Los casos que se pueden dar tiendo los valores de C y Q.M.P. son los siguientes:
•
Los valores C y Q.P.M. al revisarlos en la tabla 5 dan como resultado el
mismo diámetro, por lo que sin duda ese es el diámetro que se debe
ocupar.
•
Al revisar los valores de C y Q.M.P en la tabla 5 arrojan diferentes
diámetros. En este caso se adoptará el diámetro mayor que cumpla
satisfactoriamente ambas condiciones. Recordemos que este dato, el
diámetro del medidor, debe estar indicado en el plano del proyecto.
25
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Ejemplo - Ejercicios - Preguntas
• Ejemplo:
Se presenta el siguiente cálculo de Qi y Q.M.P. de una vivienda social, en la cual
habitarán 2 personas. Se la vivienda social hay instalado un calentador de
circulación.
Agua Fría
Cantidad
l/min
Inodoro
Corriente
Lavaplatos
Lavatorio
Baño lluvia
Llave de jardín
(13 mm).
1
10
Subtotal
10
1
1
1
1
12
8
10
20
12
8
10
20
Total
A.F.
60
Agua Caliente
Cantidad
l/min
Sub total
-
-
-
1
1
1
-
12
8
10
-
12
8
10
-
Total
A.C.
30
Entonces tenemos que nuestro Qi (Gasto instalado) es: 60 lt/min.
Ahora es posible calcular nuestro Q.M.P, en función de nuestro Qi, aplicando este
valor en la fórmula 1 (Gasto máximo probable).
•
Cálculo Q.M.P (Gasto máximo probable)
Q.M.P.: 1.7391*60(lt/min)^ 0.6891
Q.M.P.: 29,22 (lt/min)
26
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Teniendo el valor de Q.M.P. es necesario ahora calcular el valor de consumo máximo
diarios (C).
Sabemos que según la tabla 3 el consumo máximo de una vivienda social es 70
lt/hab/día, y tenemos el dato de que la cantidad de personas que habitarán esta
vivienda son 3. Con estos valores podemos aplicar nuestra fórmula 2, quedando de
la siguiente forma.
Q
max. diario :
(3 habitantes) * 70 lt/hab/día = 210 (lt/día) = 0,21 m3/día5.
Con ambos valores podemos tomar la Tabla 5: Capacidad máxima de los medidores,
e insertamos nuestros valores de Q.M.P. = 29,22 (lt/min) y nuestro valor de (C) =
0,21 m3/día en su columna respectiva. Eligiendo SIEMPRE el valor inmediatamente
mayor.
Diámetro del Medidor
mm.
Consumo máx. diario
m3/día (C)
Gasto máx. Probable
lt/min (QMP)
13
3
50
19
5
80
25
7
117
38
20
333
50
100
1667
Domiciliario
Uso
En este caso podemos ver que tanto el valor del Q.M.P como el de C coinciden en el
mismo diámetro del medidor, por lo que con toda seguridad podemos decir que el
diámetro a ocupar en esta instalación domiciliaria de agua potable es de 13 mm.
5
El valor de (C) de ser presentado en todo proyecto en m3/día, por lo que dicho valor se divide en
1000. m3 = 1/1000 Lt.
27
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
•
Ejemplo 2
Usted está a cargo de la realización de un proyecto completo de una red de agua
potable domiciliaria de una casa estilo mediterránea de 140 m2 y una superficie de
riego de 10 m2. Usted se encuentra en la fase de realización de la memoria de
cálculo del medidor y tiene como antecedentes que los artefactos que se ocuparán
en dicha casa son: 3 duchas lluvia, 3 lavatorios, 3 WC, 1 lavaplatos, 1 lavadero y una
llave de jardín de 19 mm. El calentador es de circulación. Además tiene como dato
que la cantidad de personas que habitarán el inmueble son 4.
•
Cálculo de Qi y Q.M.P.
Agua Fría
Cantidad
l/min
Inodoro
Corriente
Lavaplatos
Lavatorio
Lavadero
Baño lluvia
Llave de jardín
(19 mm).
3
10
Subtotal
30
1
3
1
3
1
12
8
15
10
50
12
24
15
30
50
Total
A.F.
161
Agua Caliente
Cantidad
l/min
Sub total
-
-
-
1
3
1
3
-
12
8
15
10
-
12
24
15
30
-
Total
A.C.
81
Entonces tenemos que nuestro Qi (Gasto instalado) es: 161 lt/min.
Ahora es posible calcular nuestro Q.M.P, en función de nuestro Qi, aplicando este
valor en la fórmula 1 (Gasto máximo probable).
28
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
•
Cálculo Q.M.P (Gasto máximo probable)
Q.M.P.: 1.7391*161(lt/min)^ 0.6891
Q.M.P.: 57,68 (lt/min)
•
Cálculo de consumo máximo (C)
Teniendo el valor de Q.M.P. es necesario ahora calcular el valor de consumo máximo
diarios (C).
Sabemos que según la Tabla 4: Dotación según tipo de vivienda el consumo máximo
de una de las características mencionadas es de 400 lt/hab/día, y tenemos el dato de
que la cantidad de personas que habitarán esta vivienda son 4, además hay que
tener en cuenta que ahora existe un área de riego, de 10 m2. Con estos valores
podemos aplicar nuestra fórmula 2, quedando de la siguiente forma.
(4 habitantes) * 400 lt/hab/día + (10 m2 * 10 lt/m2/día)
Q
max. diario :
Q
max. diario
= 1600 (lt/día) + 100 (lt/día)
Q
max. diario
= 1700 (lt/día) = 1,70 m3/día.
Con ambos valores podemos tomar la Tabla 5: Capacidad máxima de los medidores,
e insertamos nuestros valores de Q.M.P. = 57,68 (lt/min) y nuestro valor de (C) =
1,70 m3/día en su columna respectiva. Eligiendo SIEMPRE el valor inmediatamente
mayor.
29
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Domiciliario
Uso
Diámetro del Medidor
mm.
Consumo máx. diario
m3/día (C)
Gasto máx. Probable
lt/min (QMP)
13
3
50
19
5
80
25
7
117
38
20
333
50
100
1667
Como podemos ver en este caso, el valor de C y Q.M.P. difieren, por lo que se aplica
el criterio de ocupar el medidor de mayor diámetro. Como profesionales debemos
respetar siempre este criterio, independiente si el valor de Q.M.P nos da 50,1 o
similar, o el valor de C de 3,1 o similar, valores que si los redondeamos caen dentro
de los parámetros de un medidor con diámetro de 13 mm. Esto no es justificación y
se debe utilizar siempre el diámetro de medidor acorde a nuestro cálculos,
independiente de que esto signifique un menor costo para una empresa o mandante,
ya que siempre se debe preservar que la red de agua potable que diseñemos
funcione con la calidad correspondiente desde el primer momento, y además
preservar la calidad ante posibles modificaciones posteriores (ampliaciones).
30
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
•
Ejercicios
Calcule el diámetro del medidor para los siguientes casos:
Caso 1: Un mandante le solicita calcular el diámetro de un medidor para una
pequeña oficina, la cual consta con los siguientes artefactos: 2 WC, 1 Lavatorio, 1
Baño lluvia y 1 lavaplatos, se contempla un calentador de circulación. Los empleados
que trabajan en las dependencias del local son 2.
(Sol. Diámetro medidor: 13mm.)
Caso 2: Se le solicita realizar un cálculo de diámetro de medidor para un regimiento
en la ciudad de Talca, en la cual se contemplan los siguientes artefactos: 6 Baños
lluvia, 7 WC, 7 Lavatorios y 1 lavaplatos. Para calentar el agua se utilizará un
calentador de circulación. Se le concede como dato que la cantidad de hombres
presentes en el regimiento será de 10.
(Sol. Diámetro medidor: 19 mm.)
Caso 3: En ayuda a una organización usted se ofrece a calcular el diámetro de
medidor que necesita una vivienda social que consta con los siguientes artefactos: 1
WC, 1 Baño lluvia, 1 Lavatorio, 1 Lavaplatos y una llave de jardín de 13 mm, se
utilizará un calentador de circulación para calentar el agua. Como profesional
encargado de proyectar dicha red de agua potable domiciliaria, se le comunica que la
cantidad de personas que habitarán esta vivienda social será de 3 personas.
(Sol. Sin solución, comparar con compañeros.)
Caso 4: Anteriormente un mandante lo solicito calcular el Qi y Q.M.P. en base a la
situación real de su hogar, el mismo mandante le solicita verificar que el diámetro del
medidor de su hogar sea el correcto, en función de las variables C y Q.M.P. Realice
los cálculos pertinentes y compruebe si su hogar cumple con los requisitos
establecidos por el RIDAA.
31
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
(Sol. Sin solución, resultados independientes en cada alumno.)
•
Preguntas
 ¿Qué significa el valor (C) para el cálculo de diámetro de medidor de agua
potable?, ¿Qué concepto debe comprender relacionado al valor de (C)?
 ¿Qué unidad tiene el valor (C)?
 Al existir discrepancia en los valores de (C) y Q.M.P. ¿Qué situaciones se
pueden dar al momento de determinar el diámetro del medidor?
 Hasta el momento debería saber lo que representan los valores de Qi y
Q.M.P. Explique tanto personalmente como un compañía de un compañero
dichos conceptos y los pasos necesarios para calcular el diámetro de un
medidor en una red de agua potable.
 Suponga que en el Caso 3, la persona decide ampliar su hogar a una casa
habitacional, la cual cuenta ahora con 2 WC, 2 Baño lluvia, 1 Lavatorio, 1
Lavaplatos y una llave de jardín de 13 mm. La ampliación ahora cuenta con un
área de riego de 5 m2. Al aumentar los artefactos y al existir un área de riego,
¿Se mantiene el mismo diámetro de medidor?.
32
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.3.3 Cálculo de pérdida del medidor.
El medidor de agua potable es un mecanismo de relojería a través del cual se obliga
a pasar el flujo de agua, con el fin de poder medir el volumen de liquido que entra a
la instalación. Este procedimiento implica una cierta pérdida de presión (carga) en el
medidor, que es necesario determinar.
Por esa razón es que previo al cálculo de las pérdidas que existen por el roce en las
cañerías de nuestra red de agua potable domiciliario, es necesario calcular las
pérdidas que se producen a raíz del paso del agua por nuestro medidor previamente
calculado.
Para dicho cálculo se ocuparán dos variables explicadas anteriormente Q.M.P (Gasto
máximo probable en L/min) y C (Capacidad máxima del medidor en m3/día).
La fórmula para calcular la "pérdida de carga" en el medidor (K) es la siguiente:
K: 0.036 * (QMP/C)2
Fórmula 3: Pérdida de carga en el medidor
En todo caso, será obligación del proyectista justificar técnicamente el empleo de
otra expresión o de valores específicos correspondientes a medidores de otras
características distintas a los mecánicos. Para medidores de diámetros superiores a
38 mm. deben utilizarse las tablas que entreguen los fabricantes.
Se ha mencionado que para la determinación del diámetro del medidor es necesario
calcular valores como gasto máximo probable y consumo máximo diario que forman
parámetros para elegir el medidor que cumpla con la demanda necesaria conforme
los elementos que tendrá nuestra red.
33
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
En relación a esto, el cálculo de la pérdida del medidor viene a ser el punto
determinante en la decisión final del medidor a ocupar en la red que estemos
proyectando, pues se debe tener presente siempre, de comprobar que "a nivel de
terreno sobre la tubería, la presión mínima de servicio en las tuberías de distribución,
excluyendo el arranque, debe ser 147 kPa (1,5 kgf/cm2 = 15 m.c.a.), para el consumo
máximo horario, con una pérdida de carga máxima de 49 kPa (5 m.c.a.) en el
arranque 6".
Lo que quiere decir el párrafo anterior, es que las empresas prestadoras de servicio
no aceptarán un medidor que en conjunto con el arranque (medidor + arranque)
tengan pérdidas mayores a 5 m.c.a.
Por lo tanto al desarrollar las memorias de cálculo debemos tener en consideración
que el que el valor K (pérdida de carga en el medidor) no de como resultado una
pérdida de carga igual, cercana o superior a 5 m.c.a.
La razón recae en que existe la ORD N°5491, con fecha 26 de noviembre de 2014,
que explica la situación de la pérdida del arranque.
Es importante señalar que el diámetro del medidor era el mismo que el del arranque.
Una observación importante sobre la pérdida de presión en el medidor, es que
cuando ésta sea superior a los 5 m.c.a., es conveniente modificar el diámetro de
medidor, escogiendo uno mayor. Si éste fuera el caso, sólo se modifica el diámetro
del medidor, conservándose el diámetro del arranque, y se debe incluir una nota en
los planos que indique esta situación, por ejemplo: “Arranque de 13mm, Medidor de
19mm”.
6
NCh691Of98, Agua potable - conducción, regulación y distribución, punto 7.2 presiones de servicio.
34
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.4
Cálculo de pérdidas en cañerías.
Parte fundamental de la proyección de una red agua potable domiciliaria, es
asegurarnos que esta funcione en optimas condiciones, por lo que es necesario
realizar los cálculos pertinentes a fin de respaldar todas las consideraciones que el
Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y el Alcantarillado y las
respectivas normas (En este caso NCh2485, Instalaciones domiciliarias de agua
potable – Diseño, cálculo y requisitos de las redes interiores) determinen.
En este punto se procederán a explicar todos los cálculos que compone el cuadro
completo relacionado con las pérdidas de cañerías, pero por el momento se evitarán
los ejemplos, puesto que éstos cálculos van de la mano con el diseño de la red de
agua potable domiciliaria, que se detallará en los puntos posteriores, donde se
procederán a realizar los ejemplos y ejercicios pertinentes al estudiante.
2.4.1 Determinación de las pérdidas de carga y diámetro de cañerías.
La determinación de las pérdidas de carga, será efectuada por el proyectista de
acuerdo con fórmulas, tablas y ábacos correspondientes a cada material, no
aceptándose sobre el punto de salida del artefacto situado más desfavorablemente,
una presión menor a 4 m.c.a. para Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable
alimentadas desde la matriz, considerándose ésta en condición de presión de día de
máximo consumo en período de punta, ó 7 m.c.a. cuando se abastece desde medios
mecánicos, ni una velocidad superior a 2,5 m/s en las tuberías exteriores y de
distribución principal y 2 m/s en las tuberías de la red interior.
Para calcular la velocidad del agua en una cañería, se ocupará la siguiente fórmula:
V: (21.221 * Q.M.P.) / D2
Fórmula 4: Velocidad del agua en una cañería.
35
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
En que:
Q.M.P.: Gasto máximo probable en L/min.
D: Diámetro interior de la cañería en mm. (Ver diámetros en Anexo 3).
El cálculo de los diámetros y pérdidas de carga en cada punto, deberá resumirse en
forma de cuadro ordenado según tramos de tuberías.
Se recomienda la utilización de un cuadro de cálculos similar al que se indica a
continuación, al cual, el proyectista podrá hacer las variaciones que estime
conveniente, de acuerdo con la complejidad del proyecto.
Ilustración 3: Cuadro de diámetros y presiones.
El cálculo de las pérdidas de carga se iniciará en la llave de paso ubicada después
del medidor, siendo necesario considerar aquellas producidas en las tuberías de la
instalación interior y calentador empleado, indicando las características técnicas de
este último en el plano del proyecto.
La importancia de dimensionar correctamente el diámetro de una cañería es que un
mal cálculo que se traduzca en diámetro erróneo puede traer consigo problemas que
pueden afectar el buen funcionamiento de la red una vez ejecutada.
Entre los errores típicos podemos mencionar:
•
Sub-dimensionamiento de la red de agua potable domiciliaria: Un error
como este trae consigo que exista una mayor pérdida de carga, lo que
36
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
quiere decir que existe una mayor pérdida de presión ya que existe un
mayor roce del agua con las paredes de la cañería, debido a que esta tiene
un diámetro menor al requerido. Una situación como esta puede traer
problemas en los períodos de mayor consumo, notándose una baja en el
flujo del agua, y de presión suficiente para surtir a todos los artefactos.
•
Sobre-dimensionamiento de la red de agua potable domiciliaria: Una
situación como esta no debería reportar grandes problemas de
funcionamiento de nuestra red de agua potable domiciliaria, pero si se
traduciría en un mayor gasto económico, al ocupar tuberías y accesorios
para un diámetro mayor al necesitado.
•
Baja vida útil de los artefactos: Diámetros inapropiados de las tuberías
afectan el funcionamiento de los artefactos y, por lo tanto, su vida útil. Un
ejemplo característico es el calefón, que está diseñado para trabajar dentro
de una rango de presión y caudal determinado. Cuando por fallas en el
proyecto la cantidad de agua que llega al serpentín se reduce, éste se
recalienta y se va acortando su vida útil.
2.4.1.1 Presión mínima.
La Ilustración 3 muestra un formato de tabla de diámetros y presiones, esta tabla
trabaja en función de una presión mínima, donde el prestador 7 debe asegurar la
7
Persona natural o jurídica, habilitada para el otorgamiento de los servicios públicos de distribución de
agua potable o de recolección de aguas servidas, que se obliga a entregarlos a quien lo solicite dentro
de su área de concesión, en las condiciones establecidas en la ley, su reglamento y su respectivo
decreto de concesión.
37
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
presión mínima dinámica aguas abajo del arranque domiciliario en la llave de paso
después del medidor de 14 m.c.a. (1,373 bar) para el consumo máximo diario,
tomando como referencia la cota de terreno sobre la tubería de distribución de la red
pública. En el caso que dicha presión sea inferior, el prestador debe justificarla
técnicamente.
Si bien la presión inicial del cálculo del proyecto es muchas veces dependiente de la
ubicación geográfica de la instalación, la presión inicial mínima que aseguran las
empresas de agua potable en la matriz, es de 15 m.c.a.. A partir de esta presión se
deben calcular las pérdidas de carga que se producen en la instalación, para conocer
las presiones que llegan a los artefactos. Hay empresas que consideran los 15
m.c.a. en la matriz, antes del MAP o después del MAP. Frente a esta variedad de
criterio es necesario informarse antes de ejecutar el cálculo.
Ilustración 4: Presión Inicial que generalmente ofrecen las empresas concesionarias.
38
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.4.1.2 Cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías.
Para el cálculo de las pérdidas de carga en las tuberías se pueden usar algunas de
las fórmulas siguientes u otras que se utilicen para el cálculo de pérdidas de carga en
instalaciones domiciliarias, cuya procedencia debe ser indicada por el proyectista.
•
Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao:
Para agua fría:
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
Fórmula 5: Fair-Whipple-Hsiao para agua fría
Para agua caliente:
J: 545,045 x ((Q1,751/D4,753)
Fórmula 6: Fair-Whipple-Hsiao para agua fría
En que:
J: Pérdida de carga unitaria en las tuberías [m/m];
Q: Caudal máximo probable [L/min];
D: Diámetro interior real [mm].
En este caso, esta fórmula depende de una variable hasta ahora conocida Q
(Q.M.P.), y una aún no conocida, que es D (diámetro interior real), y se dice no
conocida porque aún no se explica su cálculo, pues esta variable depende de otro
cálculo.
39
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Esta fórmula se puede usar para todos los diámetros de tuberías inferiores a 100
mm.
2.4.1.3 Fórmula de Hazen-Williams.
J: (10,67 x Q1,85) / (D4,85 x C1,85)
Fórmula 7: Fórmula de Hazen-Williams
En que:
J: Pérdida de carga unitaria en las tuberías (m/m);
Q: Caudal máximo probable (m3/s);
D: Diámetro interior (m);
C: Coeficiente de fricción que depende del material de la tubería.
Como se puede ver, en este caso existen las mismas variables mencionadas en la
Fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, agregando una nueva variable, que es C, que no es
lo mismo que la C mencionada anteriormente como Consumo máximo del medidor.
Los valores de C (Coeficiente de fricción) se presentan a continuación:
40
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Tabla 6: Coeficientes de fricción para fórmula de Hazen-Williams
Material de la tubería
C
Tubería recta lisa nueva (Cobre - plomo)
140
Tubería de acero lisa nueva
120
Tubería de fundición nueva
110
Tubería de función usada
100
Tubería de fundición vieja
80
Tubería de fierro galvanizado
90
Tubería de PVC
150
Esta fórmula se puede usar para todos los diámetros superiores o iguales a 100
mm.
2.4.2 Cálculo de las pérdidas de carga en piezas especiales y accesorios de
unión.
Una pieza especial o accesorio de unión hace referencia a las piezas que se utilizan
para unir los tubos y completar el sistema de tuberías, tales como: válvulas, llave,
adaptadores, curvas, reducciones, uniones americanas, coplas u otras, en redes
domiciliarias.
Para el cálculo de las pérdidas de carga en las piezas especiales o accesorios de
unión se pueden usar los métodos hidráulicos que se señalan a continuación:
41
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
•
Cálculo de la pérdida de carga producida por una determinada pieza
especial o accesorio, según método cinético.
Para este método se usa la fórmula siguiente:
J s : (K x V2) / (2 x g)
Fórmula 8: Pérdida singular (m.c.a.)
En que:
J s : Pérdida singular (m.c.a.);
V: Velocidad de escurrimiento (m/s);
g: Aceleración de gravedad (9,81 [m/s2]);
K: Coeficiente de proporcionalidad que depende de las características específicas de
cada pieza especial; (Ver Anexo 2)
V2/2g: Altura de velocidad.
42
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
•
Cálculo de la pérdida de carga de un accesorio determinado, por
asignación de una pérdida por fricción a una longitud equivalente de
tubería del mismo diámetro.
El método de longitud equivalente hace referencia a la longitud real de una tubería
más una longitud equivalente por las pérdidas de carga singulares, es decir, aquellas
ocasionadas por llaves, válvulas, accesorios de unión y piezas especiales,
reemplazadas éstas por pérdidas equivalentes en tubos rectos, presentes en el
tramo que se está analizando.
Para el cálculo de la pérdida de carga de un determinado accesorio por este método
hidráulico, se puede usar la tabla que se presenta en el anexo 1, donde están
tabulados los valores equivalentes en metros (m), para cada tipo de accesorio.
Como se mencionó, los ejemplos concretos y relacionados con la aplicación de éstos
métodos de cálculo se aplicarán de forma amplia al ver en completo las
disposiciones de diseño para las instalaciones domiciliarias de agua potable, ya que
es determinante entender de manera completa el diseño para poder ejecutar los
cálculo correctamente.
43
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
•
Método simplificado de la longitud equivalente mediante el cual se asigna a
la pérdida por accesorios en un tramo del sistema, un factor que aumenta
la longitud real del tramo.
Se debe considerar un coeficiente igual a 1,5 de la longitud real del tramo para la
estimación de la longitud equivalente de los accesorios. Este método está limitado a
proyectos con medidores hasta 19 mm. de diámetro.
44
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Ejemplo - Ejercicios - Preguntas
•
Ejemplo 1
Un mandante le solicita verificar si las pérdidas de medidor K para los cálculos de
diámetro mostrados a continuación son correctos, y cumplen con la normativa
vigente.
Cantidad
Agua Fría
l/min
1
1
1
1
1
Inodoro
Corriente
Lavaplatos
Lavatorio
Baño lluvia
Llave de jardín
(13 mm).
Agua Caliente
l/min
Sub total
Cantidad
10
Subtotal
10
-
-
-
12
8
10
20
12
8
10
20
1
1
1
-
12
8
10
-
12
8
10
-
Total
A.F.
60
Total
A.C.
30
Entonces tenemos que nuestro Qi (Gasto instalado) es: 90 lt/min.
•
Cálculo Q.M.P (Gasto máximo probable)
Q.M.P.: 1.7391*90(lt/min)^ 0.6891
Q.M.P.: 29,22 (lt/min)
45
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Teniendo el valor de Q.M.P. es necesario ahora calcular el valor de consumo máximo
diarios (C).
•
Cálculo de consumo máximo (C)
Ahora se presentan los cálculos de consumo máximo, para una casa habitación de 6
habitantes.
Q
max. diario :
(6 habitantes) * 400 lt/hab/día = 2400 (lt/día) = 2,40 m3/día8.
Con ambos valores se determina que el diámetro del medidor es de 13 mm.
Diámetro del Medidor
mm.
Consumo máx. diario
m3/día (C)
Gasto máx. Probable
lt/min (QMP)
13
3
50
19
5
80
25
7
117
38
20
333
50
100
1667
Domiciliario
Uso
Ahora se procede a calcular el valor (K) con lo cual se corroborará que el diámetro
calculado, cumple con la pérdida de presión de la normativa vigente.
8
El valor de (C) de ser presentado en todo proyecto en m3/día, por lo que dicho valor se divide en
1000. m3 = 1/1000 Lt.
46
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
•
Cálculo de pérdida de carga en el medidor (K)
Para calcular este valor, es necesario según la Fórmula 3: Pérdida de carga en el
medidor los valores de Q.M.P. y C. En este caso el Gasto máximo probable (Q.M.P.)
es 38,64 (lt/min) y el Consumo máximo diario (C) es 2,40 (m3/día), por lo que su valor
correspondiente en la tabla es 3 (m3/día), entonces aplicando estos valores en la
formula antes mencionada tenemos.
K: 0,036 (QMP/C)2
K: 0,036 (38,64 / 3,00)2
K: 3,41 m.c.a. < 5 m.c.a. (Pérdida de carga arranque + medidor).
Como se puede apreciar, la pérdida del medidor es menor a 5 m.c.a. por lo que el
diámetro escogido cumple con la normativa vigente.
•
Ejemplo 2
A continuación se presentan los cálculos de Qi y Q.M.P. mas el cálculo
correspondiente de consumo máximo diario y se solicita comprobar si el medidor
cumple con la normativa vigente, en cuanto a pérdida de carga.
47
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
•
Tabla Qi y Q.M.P.
Cantidad
Agua Fría
l/min
3
Inodoro
Corriente
Urinario
corriente
Lavatorio
Lavadero
Baño lluvia
Llave de jardín
(19 mm).
Agua Caliente
l/min
Sub total
Cantidad
10
Subtotal
30
-
-
-
2
6
12
2
6
12
3
1
6
1
8
15
10
50
24
15
60
50
3
1
6
-
8
15
10
-
24
15
60
-
Total
A.F.
189
Total
A.C.
111
Entonces tenemos que nuestro Qi (Gasto instalado) es: 189 lt/min.
•
Cálculo Q.M.P (Gasto máximo probable)
Q.M.P.: 1.7391*189(lt/min)^ 0.6891
Q.M.P.: 64,42 (lt/min)
48
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
•
Cálculo de consumo máximo (C)
En este caso, se entrega como valor para consumo máximo diario de 300
lt/jugadores/día para los 11 jugadores pertenecientes al club deportivo, pues los
entrenamientos son cuatro veces por semana, además, se regará una superficie
aproximada de 20 m2.
(11 jugadores) * 300 lt/jugadores/día + (20 m2 * 10 lt/m2/día)
Q
max. diario :
Q
max. diario
= 3.300 (lt/día) + 200 (lt/día)
Q
max. diario
= 3.500 (lt/día) = 3,50 m3/día.
Con ambos valores tomamos la Tabla 5: Capacidad máxima de los medidores, e
insertamos nuestros valores de Q.M.P. = 64,42 (lt/min) y nuestro valor de (C) = 3,50
m3/día en su columna respectiva. Eligiendo SIEMPRE el valor inmediatamente
mayor.
Domiciliario
Uso
Diámetro del Medidor
mm.
Consumo máx. diario
m3/día (C)
Gasto máx. Probable
lt/min (QMP)
13
3
50
19
5
80
25
7
117
38
20
333
50
100
1667
49
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Por lo tanto, en función del gasto máximo probable y el consumo máximo diario, se
obtiene que el medidor para satisfacer la demanda corresponde a un medidor de 19
mm.
Ahora es necesario comprobar si este medidor cumple con la normativa de pérdida
de carga.
•
Cálculo de pérdida de carga en el medidor (K)
Para calcular este valor, es necesario según la Fórmula 3: Pérdida de carga en el
medidor los valores de Q.M.P. y C. En este caso el Gasto máximo probable (Q.M.P.)
es 64,42 (lt/min) y el Consumo máximo diario (C) es 3,50 (m3/día), por lo que su valor
correspondiente en la tabla es 5 (m3/día), entonces aplicando estos valores en la
formula antes mencionada tenemos.
K: 0,036 (QMP/C)2
K: 0,036 (64,42 / 5,00)2
K: 5,97 m.c.a. > 5 m.c.a. (Pérdida de arranque + medidor)
En este caso, la perdida de carga en el medidor es mayor a los 5 m.c.a. que
establece la normativa vigente, por lo que pasamos al medidor con diámetro
inmediatamente superior, por lo que en este caso, ocuparemos un medidor de 25
mm.
50
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Procedemos entonces a calcular nuevamente la pérdida de carga en el medidor, con
un nuevo valor de C (consuno máximo diario), que para el valor de diámetro de
medidor de 25 mm. es 7.
•
Nuevo cálculo de pérdida de carga en el medidor (K)
Ante la excesiva pérdida de carga en el medidor para el diámetro de 19 mm. que no
cumple con la normativa vigente, se procede a ocupar un medidor con un diámetro
inmediatamente superior, es decir, un medidor de 25 mm. el cual tiene un valor de
consumo máximo diario de 7 m3/día, por lo que nuestro nuevo cálculo queda de la
siguiente forma:
K: 0,036 (QMP/C)2
K: 0,036 (64,42 / 7,00)2
K: 3,04 m.c.a. < 5 m.c.a. (Pérdida de arranque + medidor).
En este caso se comprueba que la pérdida de carga en el medidor para un diámetro
de 25 mm. si cumple con la normativa, por lo que nos aseguramos que a pesar de
que por cálculo de Q.M.P. y C el diámetro del medidor nos daba como valor de 19
mm., el no cumplimiento de la pérdida de carga nos llevó a utilizar un medidor con un
diámetro mayor, que nos asegura el cumplimiento de los tres requisitos para la
utilización de un medidor de 25 mm. (Gasto máximo probable, consumo máximo
diario y pérdida de carga en el medidor).
Recuerde siempre que su trabajo de proyectista debe estar respaldado por sus
valores éticos - profesionales, puesto que siempre se debe buscar entregar un
trabajo con la mayor calidad y seriedad. En el caso mostrado anteriormente, a pesar
de que el diámetro de 19 mm. cumplía a cabalidad con los valores de Q.M.P. y C, el
valor de K no satisfacía la normativa, independiente si existe un mayor gasto
económico, siempre se debe privilegiar que las proyecciones y cálculos cumplan a
51
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
cabalidad toda la normativa implicada en la proyección de una red de agua potable
domiciliaria.
•
Ejercicios
Compruebe la pérdida de carga en el medidor para los siguientes casos:
Caso 1: Un colega suyo le entrega los cálculos de Q.M.P. y C de una casa que
pretende construir, y le pide que corroboré que el diámetro del medidor determinado
es correcto, mediante el cálculo de la pérdida de carga del medidor.
Los datos entregados son los siguientes Q.M.P.: 65,12 lt/min y C: 6,58 m3/día.
(Sol. Pérdida de carga en el medidor: 3,12 m.c.a.; cumple.)
Caso 2: Acaba de salir del banco, con la felicidad de que le banco le ha aprobado un
crédito de auto-construcción de 5.000 UF. Decide por lo tanto realizar el proyecto de
agua potable domiciliaria para su aprobación. Los artefactos que instalará en su
futura casa se presentan a continuación:
Agua Fría
Cantidad
l/min
Inodoro
Corriente
Lavacopas
2
10
Subtotal
20
1
12
Lavatorio
Lavaplatos
Lavadero
Lavadero
Baño lluvia
Llave de jardín
(13 mm).
2
1
1
1
2
1
8
1
15
15
10
50
Agua Caliente
Cantidad
l/min
Sub total
-
-
-
12
1
12
12
16
12
15
15
20
50
2
1
1
1
6
-
8
1
15
15
10
-
16
12
15
15
60
-
52
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Sabe usted que el consumo máximo diario para esta proyecto habitacional será de
350 lt/hab/día, para usted y su familia que la constituye 4 personas. Además
revisando los planos de arquitectura, se da cuenta que tendrá que regar
aproximadamente 300 m2.
Calcule los valores de Qi, Q.M.P. y C, y compruebe si el medidor cumple la con
pérdida de carga según normativa.
(Sol. Qi 115 lt/min; Q.M.P.: 45,75 lt/min; C: 4,4; K: 3,01 m.c.a.; : Diámetro medidor:
19 mm.)
Caso 3: La empresa constructora de la cual usted es dependiente se ha ganado una
propuesta de construcción de una sede social, y se le asigna a usted la tarea de
realizar el proyecto de agua potable domiciliario.
Como antecedentes tiene la siguiente tabla:
Agua Fría
Cantidad
l/min
Inodoro
Corriente
Baño tina
2
10
Subtotal
20
1
15
Lavatorio
Lavadero
Lavaplatos
Baño lluvia
Llave de jardín
(13 mm).
2
1
1
1
1
Agua Caliente
Cantidad
l/min
Sub total
-
-
-
15
1
15
15
8
15
12
10
20
16
15
12
10
20
2
1
1
1
-
8
15
12
10
-
16
15
12
10
-
Total
A.F.
108
Total
A.C.
68
53
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
El consumo máximo diario para este caso, indica un valor de 250 lt/persona/día, y se
contempla que las personas que utilicen la sede por día son 8.
Determine los valores de Q.M.P. y C, además de corroborar si el medidor cumple con
la pérdida de caga estipulada por normativa.
(Sol. Sin solución, comparar con compañeros.)
Caso 4: Siguiendo la línea de los capítulos anteriores, el mandante sigue solicitando
los cálculos para comprobar si su hogar cumple con la normativa vigente, en este
aspecto le solicita los cálculos de la pérdida de carga en el medidor, a fin de
corroborar si su instalación de agua potable domiciliaria cumple hasta el momento
cumple con la normativa.
(Sol. Sin solución, resultados independientes en cada alumno.)
•
Preguntas
 ¿Qué significa la variable (K)?, ¿De qué variables depende (K)?.
 ¿Cuál debe ser la pérdida máxima (m.c.a.) en el arranque?, ¿Qué normativa
regulariza la pregunta anterior?.
 ¿Cuál es la presión mínima que se debe asegurar al artefacto más
desfavorable?, ¿Y si se abastece desde medios mecánicos?, ¿Que elementos
se pueden considerar como medios mecánicos?.
 Suponga que en un tramo del sector del baño la velocidad da como resultado
2,7 m/s, ¿El valor calculado cumple con la normativa?, ¿Qué dice la normativa
al respecto?.
54
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 El valor de la velocidad en el tramo de la llave de paso colocada a
continuación del medidor hasta la entrada propiamente tal al inmueble es de
1,8 m/s, ¿El valor cumple con la normativa?, ¿Qué dice esta al respecto?.
 Para el cálculo de la perdida de carga en tuberías existen dos fórmulas
¿Cuáles son?, ¿Para qué diámetro de tubería puede ocuparse cada una?.
 Que entiende por prestador.
 ¿Cuáles son los dos métodos para el cálculo de pérdida de carga en piezas
especiales?, ¿Qué entiende por cada uno?, explique.
 Si en el ejercicio del caso 3 se le agregara una piscina se le agregara una
piscina de la siguientes dimensiones L: 5,5 m., A: 3,5 m., y Altura
promedio :
3
m., ¿Cómo haría el cálculo para sumarlo al consumo máximo diario?, ¿El
diámetro del medidor sigue siendo el mismo?. (Pista: los m3 pueden
convertirse a lt, recuerde la unidad del valor C.)
55
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.4.3 Presión disponible.
Una vez que se tiene calculado la pérdida de presión en el medidor, es conveniente
calcular la presión disponible, Un vez que conocemos la presión disponible, es
conveniente revisar si ésta va a permitir un buen flujo de agua en los artefactos, es
decir, si a partir de la presión disponible, el artefacto más desfavorable va a poder,
recibir al menos una presión de 4 M.c.a., que es la establecido por el reglamento.
La presión disponible se calcula restando la perdida de presión en el medidor (J MAP ),
a la presión inicial (Pi) garantizada por la compañía.
P
disp. =
Pi - J MAP
Fórmula 9: Cálculo presión disponible
Como en una instalación no sólo se pierde presión por roce, sino también por
cambios en la altura a la que debe subir el agua por la cañería, debemos determinar
las diferencias de cotas de altura en los artefactos, respecto a la altura del medidor.
En particular, necesitamos conocer la cota de altura del artefacto más desfavorable.
2.4.3.1 Cota de altura
La cota es la medida en que se ubica la alimentación de un artefacto. En la Tabla 6
se señalan las cotas características de los artefactos más comunes.
56
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Tabla 7: Cotas de Artefactos más Comunes.
Artefacto
Cota (m)
Lavadero
1,00 – 1,20
Lavatorio
0,80
Lavaplatos
0,80
Llave de jardín
0,60
Inodoro
0,40
Bidé
0,40
Baño lluvia
1,80 – 2,00
Calefón
1,10 – 1,40
Como el agua pierde presión al tener que subir por la cañería, las cotas de altura se
suman a las demás pérdidas de carga.
Sólo cuando la alimentación de un artefacto queda más abajo que la altura del
medidor (cota 0) el agua baja y, por lo tanto, gana presión. En ese caso, la cota del
artefacto se resta a las pérdidas de carga.
57
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.4.3.2 Ecuación fundamental para el cálculo de la pérdida de presión
de la instalación.
Conociendo la cota de altura del artefacto más desfavorable, estamos en condiciones
de aplicar la llamada “ecuación fundamental” con la cual se calcula la pérdida
máxima de presión que puede tener la instalación, garantizando la presión necesaria
al último artefacto. Para determinar cuál es el artefacto más desfavorable de una
instalación es muy valiosa la experiencia del proyectista, el que debe considerar
tanto las cotas de los artefactos como la distancia a la que ellos están desde el puno
de partida.
La ecuación fundamental se presenta a continuación:
J = P i – (J MAP + P. Final ± ΔH)
Fórmula 10: Ecuación fundamental
J: Pérdida máxima de presión por roce disponible.
P i : Presión inicial.
J MAP : Pérdida disponible en el artefacto más desfavorable (debe ser de 4 m.c.a.
como mínimo disponible).
ΔH: Diferencia de cotas de altura (positivas o negativas). En otras palabras es la
diferencia de cotas de altura entre el MAP y el tramo que se calcula.
58
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Ejemplo - Ejercicios - Preguntas
•
Ejemplo 1
Estamos a cargo de la proyección de una instalación domiciliaria de agua potable
para una casa modelo de una constructora, que pretende realizar 60 de éstas en un
sector de Talca.
Consultamos con la empresa concesionaria y nos indica que la presión disponible
después de la llave de paso del medidor es 16 m.c.a., la pérdida de carga en el
medidor nos da un valor de 3, 21 m.c.a.
Como ya hemos realizado el diseño, sabemos que el artefacto más desfavorable es
una dicha lluvia, y la diferencia de cota entre el MAP y este artefacto es 2,1 m.
•
Cálculo presión disponible.
Para calcular la presión disponible ocupamos la fórmula 8:
P
disp. =
Pi - J MAP
P
disp. =
16 m.c.a. - 3,21 m.c.a.
P
disp. =
12,79 m.c.a.
Ahora procedemos a calcular la pérdida de presión que tenemos disponible en
nuestra red de agua potable domiciliaria, para que el último artefacto cumpla con la
presión mínima de 4 m.c.a.
59
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
•
Cálculo de pérdida de presión disponible para le red.
Para realizar este cálculo, utilizaremos la llamada ecuación fundamental.
J = P i – (J MAP + P. Final ± ΔH)
J = 16 – (3,21 + 4 (Es la presión final mínima del artefacto más desfavorable + 2,1)
J = 6,69 m.c.a.
Mediante la ecuación fundamental determinamos que disponemos de 6,69 m.c.a.
para perder por roce en los tramos de cañería entre el medidor y el artefacto más
desfavorable, para llegar a este con 4 m.c.a. como mínimo.
Así, mientras el proyectista tome la experiencia a medida que realice estos
proyectos, con este valor sabrá si el medidor escogido logrará abastecer la red, y
cumplir con la presión mínima que establece la normativa para el artefacto más
desfavorable.
•
Ejercicio 1
Como ha sido la tónica, realice el cálculo de la presión disponible y la pérdida de
presión de que debería tener su hogar, para que el artefacto más desfavorable
cumpla con la normativa.
(R: Sin solución, resultado independiente de cada alumno)
60
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
•
Ejercicio 2
Usted es un profesional que se ha dedicado por 10 años a la realización de
proyectos de agua potable domiciliaria. Se le presenta un proyecto de una casa de
140 m2, la cual debida a su vasta experiencia no debería tener problemas si la
pérdida desde el MAP, hasta el último artefacto no supere los 6.5 - 7.0 m.c.a., y así el
último artefacto tenga una presión de 4 m.c.a.
Sabe usted que la presión que le ofrece el concesionario después de la llave de paso
del medidor es de 15 m.c.a., el valor del consumo diario (C) es de 3,1 m3/día y el
valor del gasto máximo probable (Q.M.P.) es de 50,3 l/min. La diferencia de cotas
entre el medidor y el artefacto más desfavorable es de 1,0 m. (Recuerde que como la
diferencia de cotas de altura es negativa a la presión, se suma a las pérdidas de
carga).
Verifique los cálculos de P
disp.
y pérdida de carga para la red para comprobar la
afirmación propuesta en el primer párrafo.
(R: K: 3,64 m.c.a.; P
disp. :
11,36 m.c.a.; j: 6,36 m.c.a., por lo tanto el medidor escogido
no debería presentar problemas para que el último artefacto tenga una presión de 4
m.c.a.).
•
Preguntas
 ¿Cuál es a presión mínima que se debe asegurar para el artefacto mas
desfavorable?
 Si un colega le pide calcular la presión disponible en que ofrece la empresa
prestadora de servicios en la calle 30 oriente con 4 norte, ¿cómo la
calcularía?, ¿cómo resolvería la duda de su colega?.
61
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 ¿Cuál es el principal beneficio de calcular la pérdida de presión que puede
tener la red para que el último artefacto tenga una presión mínima de 4
m.c.a.?.
 Explique el valor de ΔH en la ecuación fundamental, y por qué el valor de este
puede tener ambas operaciones en la fórmula (suma y resta).
 Si en el ejercicio 2 no se hubiera cumplido la afirmación por mucho rango, qué
solución aplicaría usted en ese caso.
62
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.5
DISEÑO.
En los puntos posteriores, se desarrollarán todos los temas que implican el desarrollo
de la proyección de una red de agua potable domiciliaria, que complementen todos
los contenidos abarcados anteriormente en lo que concierne a los cálculos de
instalaciones de agua potable domiciliaria, para posteriormente explicar en última
instancia los requerimientos para la entrega de proyectos completos por parte del
Ingeniero Constructor.
Parte fundamental de la realización de un diseño de agua potable domiciliaria, recae
en que el Ingeniero Constructor o proyectista esté completamente familiarizado con
la arquitectura del proyecto que desea realizar, puesto que de esta manera deberá
evitar y visualizar desde este punto, los posibles obstáculos que podrán existir en
terreno al momento de ejecutar la instalación domiciliaria de agua potable, lo que
traerá consigo la realización de un trazado eficiente, que no generé posteriores
cambios que puedan generar cambios en las presiones destinadas a los artefactos.
2.5.1 Simbología.
Para la realización de los planos de agua potable domiciliaria, el Reglamento de
Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado (RIDAA), deja a su
disposición la simbología que se debe utilizar para la proyección de estos planos.
63
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.5.1.1 Simbología para agua potable y tubería proyectada.
Tabla 8: Simbología Agua potable y Tubería proyectada.
64
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.5.1.2 Simbología tubería existente.
Tabla 9: Simbología tubería existente
65
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.5.1.3 Artefactos
Tabla 10: Simbología Artefactos.
Designación
Sigla
Lavaplatos
LP
Lavacopas
LC
Lavadero
LV
Lavavajillas
LVAJ
Máquina Lavadora
MLAV
Bebedero
BE
Bidet
Bd
Baño tina
Bo
Baño Lluvia
Bll
Lavatorio
Lo
Urinario
Ur
Inodoro
WC
Inodoro con válvula
automática
WCVA
Símbolo
66
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.5.2 Planos de planta.
Un proyecto de agua potable domiciliaria parte de un plano de planta, en el cuál se
desarrolla el trazado de la red de agua potable domiciliaria, no olvide que el trazado
de agua caliente y agua fría se deben desarrollar en plantas independientes.
Lo que se debe buscar como proyectista es la realización de tramos cortos, tratando
de evitar las pérdidas de presión y intentando que nuestros trazados no impliquen un
presupuesto excesivo, pero recuerde que tampoco es conveniente llevar todas la
realización de los proyectos de agua potable domiciliaria al borde de la normativa
mínima.
Ilustración 5: Trazado en planta de agua fría proyecto.
Generalmente el trazado de agua caliente viene siendo muy similar al proyectado en
agua fría, pero debemos tener cuidado con pequeños detalles que es necesario tener
en cuenta.
67
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Ilustración 6: Trazado en planta agua caliente proyecto
Como se aprecia en la ilustración 6, el trazado de agua caliente no contempla el
trazado desde el medidor hasta el calefón, termo o caldera según corresponda, sino
que este parte desde la unidad calentadora de agua a todos los artefactos que
consuman agua caliente, como se aprecia en la ilustración 7 el trazado de agua
caliente solo contempla un termo, una caldera y se dirige hasta llegar a los
lavamanos (o lavatorio; Lo), si bien el trazado pasa por los inodoros (WC), la tubería
no ingresa hasta el artefacto, es decir, la tubería sale del muro para conectarse al
artefacto.
Esto se aprecia con mayor claridad en la ilustración 7, donde claramente se ve que el
trazado de agua caliente pasa por inodoro, pero no hay una conexión con el
artefacto.
68
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Ilustración 7: Detalle trazado agua caliente.
2.5.2.1 Información en los planos de planta.
Tanto en el plano de planta de agua fría, como el de agua caliente debe contener
toda la información proporcionada por los cálculos realizados, y las mediciones
pertinentes. La información con la que debe contar un plano de planta, tanto en su
trazado de agua fría como de agua caliente son los siguientes:
• Largo de los tramos (m.)
• Llaves de jardín o de paso con su respectivo diámetro.
• Materialidad del tramo (Cu, PVC, HDPE, etc.).
• Diámetro de la cañería de todos los tramos de la red.
• Sigla de los artefactos.
69
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
A continuación se presenta un ejemplo de un trazado de agua potable, con toda la
información mencionada anteriormente.
Ilustración 8: Plano de planta con información requerida.
70
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Si bien habrá notado que en el plano de planta presentado en la ilustración 8, hay
una información que no aparece, probablemente se deba al grosor de la línea de
trazado. La información que falta en el plano de de la ilustración antes mencionada
son las llaves de paso, y el diámetro de éstas. En el caso anterior se dicho error
corresponda a un tema netamente de dibujo técnico, pero como profesional no debe
obviar esto por ningún motivo.
Por esta razón la ilustración 9 muestra el detalle de un proyecto donde se aprecia
claramente el detalle de las llaves de paso, y el diámetro correspondiente.
Ilustración 9: Llaves de paso y su respectivo diámetro.
2.5.2.2 Planos isométricos.
Todo proyecto de agua potable domiciliaria debe contar como se mencionó
anteriormente, con su plano de planta de agua caliente y de agua fría, y con sus
respectivos planos de isométricos.
El término "isométrico " deriva del griego; "igual medida", y proviene del prefijo “isos”
que significa “igual” y de la palabra “métrico” que expresa o significa "medida"; ya
71
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
que la escala de medición es la misma a lo largo de cada eje. Esta particularidad no
se cumple en otras formas de proyección gráfica.
Por ende, Isométrico se refiere a aquel dibujo tridimensional que se ha realizado
con los ejes inclinados formando un ángulo de 30° con la horizontal.
Ilustración 10: Fundamento dibujo isométrico.
Una de las grandes ventajas del dibujo isométrico es que se puede realizar el dibujo
de cualquier modelo sin utilizar ninguna escala especial, ya que las líneas paralelas a
los ejes se toman en su verdadera magnitud. Así por ejemplo, el cubo cuando lo
dibujamos en forma isométrica queda con todas sus aristas de igual medida.
2.5.2.3 Pasos (optativos) para la realización de una proyección en
isométrico.
A continuación se presenta una serie de puntos para la realización de una proyección
de planos isométricos. Este procedimiento paso a paso se presenta de manera
72
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
optativa para el alumno, puesto que si el alumno tiene otro método 9 donde la
realización y visualización del plano isométrico se le hace más fácil debería ser tan
válida como los puntos mostrados a continuación.
Pasos para realizar una proyección isométrica:
1. Mirar y analizar las vistas dadas y/o dibujadas.
2. Realizar un croquis mental, o si es necesario en papel a mano alzada, del
cuerpo.
3. Analizar que vista en perspectiva del cuerpo (o plano) es más conveniente.
4. Realizar las líneas guías según ilustración 10.
5. Se recomienda empezar por los trazados más grandes y luego hacer los
tramos más pequeños.
6. En caso de existir una planta superior, realizar la subida de manera vertical
(eje Z), y continuar la planta de arriba formando un ángulo de 30° con la
horizontal.
9
Algunas personas realizan el trazado de planta en papel, y luego giran el papel ocupando el mismo
principio, tratando de que este quede en una posición de 30° con respecto a la horizontal.
73
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
2.5.2.4 Información planos isométricos.
De la misma forma que los planos de planta de agua potable domiciliaria (agua fría y
agua caliente) deben llevar una serie de información, los planos isométricos se
ajustan al mismo principio.
En este sentido, el listado de información que debe llevar un plano isométrico de
instalación domiciliaria de agua potable son:
• Largo de los tramos (m.)
• Llaves de jardín o de paso con su respectivo diámetro.
• Materialidad del tramo (Cu, PVC, HDPE, etc.).
• Diámetro de la cañería de todos los tramos de la red.
• Sigla de los artefactos.
2.5.3 Disposiciones de diseño.
Tanto el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado,
como la NCh2485Of2000, regulan el diseño de las instalaciones domiciliarias de
agua potable, determinando diversas disposiciones que el proyectista debe conocer,
y entender, puesto que el cumplimiento de éstas asegurará en parte la aprobación de
un proyecto de instalación sanitarias domiciliaria por parte del prestador.
Además, algunas de estas disposiciones vienen a facilitar la realización de cálculos
en el desarrollo de la memoria de cálculo.
74
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
• Las tuberías de la instalación domiciliaria deben quedar dentro de los límites
de la propiedad o contar con la servidumbre 10 respectiva.
Ilustración 11: Plano de casa emplazado en terreno del propietario.
10
La servidumbre se presenta como un derecho real, recae sobre una cosa ajena (es imposible la
servidumbre sobre cosa propia), es inseparable de la finca a la que pertenece, y consiste en la
facultad de utilizar dicha cosa y de servirse de ella de una manera más o menos plena.
75
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
En el caso de la ilustración 11, como proyectista debe delimitarse solo a desarrollar
la red de agua potable domiciliaria, dentro del terreno (delimitado en la imagen), o
dentro de la servidumbre correspondiente, ya que ante cualquier problema legal, es
aquí donde recae su responsabilidad.
• Salvo justificación técnica en contrario, en las instalaciones de agua fría la
tubería de cobre que alimenta un solo artefacto debe tener un diámetro
mínimo de 13 mm o su diámetro hidráulicamente equivalente en otros
materiales autorizados. Si alimenta más de un artefacto o un artefacto
calentador, el diámetro mínimo en tubería de cobre debe ser de 19 mm o su
diámetro hidráulicamente equivalente en materiales autorizados. La llave de
paso en la tubería al artefacto calentador de agua debe tener el diámetro
mínimo de 19 mm.
Ilustración 12: Diámetros de cañería en función de los artefactos que alimenta
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Como se puede apreciar en la Ilustración 12 en el punto 9 empieza un tramo (círculo
rojo) de la red que debe alimentar 3 artefactos (2 LC y 1 LP), como lo dice el punto
tratado, el ser una cañería que alimenta a 2 o más artefactos, su diámetro mínimo
será 19 mm. o su diámetro hidráulicamente equivalente en materiales autorizados.
Luego de esto, la situación que se presentan son dos. Primero, existen 2 lavacopas
independientes, es decir, cada cañería alimenta su propio artefacto, por esta razón
como se aprecia en el circulo azul, ambas cañerías son de 13 mm. o 1/2" ya que son
de cobre. En segundo lugar, luego de los dos lavacopas, viene un trayecto de
cañería que solo alimenta a un lavaplatos (flecha negra), como este tramo alimenta
solo un artefacto, su diámetro es de 13 mm. (diámetro mínimo).
Ilustración 13: Calefón (K) de 19 mm.
En la ilustración 13, se puede apreciar que el calefón tiene un diámetro mínimo de 19
mm. con su respectiva llave de paso.
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• En cada recinto donde se instalen artefactos sanitarios, se deben incluir como
mínimo una llave de paso en la tubería para agua fría y otra llave de paso en
la tubería para agua caliente, además de la llave de paso para el inodoro. El
artefacto calentador debe contar con llaves de paso para el agua fría y para el
agua caliente.
Ilustración 14: Trazado de agua caliente
En la ilustración 14, se muestra un trazado de agua caliente, que tiene como finalidad
mostrar que el proyecto cuenta con dos sectores claramente definidos (baño y
cocina), que deben estar correctamente sectorizados.
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Ilustración 15: Red de agua caliente sectorizada
La ilustración 15 representa el plano isométrico de la red de agua caliente de la
ilustración 14. Se ocupo una red de este tipo a modo de explicación, pues es
necesario ver en detalle y con la mayor resolución lo que se quiere mostrar. Como
bien se explicaba anteriormente, existen dos sectores claramente definidos, y que es
necesario "sectorizar" según se explicaba en el punto a desarrollar.
En círculo rojo, se aprecia claramente que existen dos llaves de paso, que permiten
cortar el agua antes de que estas lleguen a los artefactos. Es importante recalcar que
debe realizar esto tanto en el los trazados de agua fría como de agua caliente (lo
mismo para los cálculos).
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• En las dependencias sanitarias de uso público o masivo, las instalaciones de
agua potable no deben ser embutidas en muros o losas, pero, pueden ir
cubiertas, debiendo quedar accesibles para su revisión y mantenimiento.
• En industrias, laboratorios, hospitales, centros médicos y odontológicos y otros
que manejen productos tóxicos, inmediatamente después de la llave de paso
ubicada aguas abajo del medidor o medidor remarcador, la instalación de
agua potable debe incluir una válvula antiretorno.
• La instalación interior debe ser independiente de otras con suministro propio o
particular.
• Se debe proyectar un solo arranque domiciliario para predios o industrias con
varios inmuebles en su interior a fin de que no existan interconexiones con
varios arranques. No se deben interconectar sistemas o instalaciones
interiores abastecidas por varios arranques en el mismo predio.
A pesar que la proyección del arranque domiciliario no es competencias de los
Ingenieros Constructores, es importante que tenga en consideración lo
mencionado anteriormente.
Ilustración 16: Arranque tipo en HDPE.
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• Para el último artefacto, el caudal máximo probable se debe considerar igual al
caudal instalado.
Ilustración 17: Trazado isométrico de un ramal.
En este caso, la ilustración 17 permite explicar los siguientes puntos:
1. En el tramo 9 - Lo, para efectos de cálculos el Q.M.P.: 8 (l/min). y el Qi:
8 (l/min).
2. Lo mismo ocurre para el tramo 8 - 9, que al alimentar solo un artefacto,
para efectos de cálculos simplificado, tendrían los valores de Q.M.P.: 8
(l/min). y el Qi: 8 (l/min).
81
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• Para los dos últimos artefactos de un tramo de ramal, el caudal máximo
probable debe ser la suma de los caudales de ambos.
Ilustración 18: Trazado isométrico de un ramal.
La Ilustración 18 permite mostrar el punto antes mencionado, en este caso, el
cálculo simplificado para el tramo 7 - 8 queda de la siguiente manera.
1. El tramo 7 - 8 se encuentra alimentando dos artefactos (Wc - Lo), el
cálculo simplificado queda de la siguiente forma, Q.M.P.: 18 (l/min) y el
Qi: 18 (l/min).
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• El caudal máximo probable de un tramo de ramal en que existen tres o más
artefactos debe ser, como mínimo la suma de los dos de mayor consumo.
Ilustración 19: Tramo isométrico agua fría, con 3 o más elementos.
En la Ilustración 19, se puede apreciar un tramo (círculo azul), que se encuentra
alimentando tres elementos. Según el punto en cuestión, el cálculo mínimo del gasto
máximo probable para dicho tramo es:
Artefacto
Q.M.P. Tramo (L/min)
Qi (L/min)
L°
-
8
WC
10
10
B°
15
15
Total
25
33
83
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Al tener los artefactos WC y B° los valores de Qi mayor (10 L/min y 15 L/min
respectivamente), la suma de estos dos vienen a ser como mínimo el valor de
Q.M.P. del tramo en cuestión.
• Llaves de paso:
1. Las llaves de paso, se deben ubicar en lugares de fácil acceso, para así
poder cortar el suministro de manera parcial, cuando exista algún
problema con algún artefacto o se requiera de reparaciones, sin que
ellos afecte el paso de agua a aquellos artefactos que no presenten
fallas.
2. Como se mencionó anteriormente, es indispensable que las llaves de
paso (entiéndase de agua caliente y fría) se ubiquen en toda sala de
servicio (baño, cocina, etc.). Lo mismo ocurre con los artefactos
sanitarios, como lavaplatos, lavatorios, lavaderos, máquinas lavadoras,
etc., que deben llevar sus respectivas llaves de paso de agua fría y
caliente de manera individual. La razón es que de esta manera los
artefactos, quedan aislados de otras zonas húmedas, y de la misma
manera podrán ser independizado si es necesario.
3. Las
llaves
de
jardín
deben
ubicarse
en
ramales
que
sean
independientes a los controlados por las llaves de paso de los baños,
lavaplatos, lavaderos, u otros artefactos. Las llaves de paso deben
estar en lugares visibles y accesibles.
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• Ubicación de artefactos: Si usted está a cargo de un proyecto completo,
desde su construcción, existen una serie de disposiciones que orientan al
proyectista sobre la colocación de los artefactos sanitarios.
1. Como se mencionó anteriormente, una cañería de 13 mm. no puede
surtir a más de un artefacto.
2. Los artefactos nunca deben estar a una distancia menor que 25 cm.
uno de otro.
3. Los inodoros deben instalarse lo menos a la vista posible respecto de la
puerta.
4. El bidet debe instalarse próximo al inodoro para hacer cómodo el uso
sucesivo de ambos artefactos.
5. De ser posible, el lavatorio debe colocarse en la proximidad de una
ventana para aprovechar la iluminación natural.
6. Se autoriza la colocación de calefón sobre el secador del lavaplatos,
contemplando las normas de seguridad propias del uso de este
artefacto.
7. No se permite la instalación de una llave de jardín en el tramo vertical
de salida del medidor. Del mismo modo, se establece claramente que la
llave de jardín debe quedar instalada fuera del nicho del medidor de
agua potable.
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Ejemplo - Ejercicios - Preguntas
• Ejemplo 1
A nuestra oficina nos llega el siguiente plano de arquitectura, al cual se nos solicita
realizar, tanto el plano de planta, como el plano isométrico del proyecto, ya que
posteriormente realizaremos todos los cálculos pertinentes. (Hasta el momento ya se
han explicado cómo realizar la mayoría de los cálculos, para reforzar dichos
conocimientos es bueno que los aplique en cada una de las instancias que se le
presenten dentro de este texto.)
Como se enmarca en el cuadrado rojo, en dicho sector se centran los artefactos que
van a componer nuestra red de agua potable domiciliaria.
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Como orden lógico, primero realizamos nuestro plano de planta de agua fría, es
importante que sepa que línea usar para el trazado, a pesar de que esta ya se
explico en la página 56, en la mayoría de los trazados isométricos que se realizan
por tierra o por radier, se utiliza la línea continua.
Ahora procedemos a realizar el plano en planta de agua caliente, para poder realizar
los planos isométricos pertinentes. El trazado de agua caliente, en el mismo caso del
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agua fría, ya se ha explicado en la página 56, siendo generalmente utilizado cuando
se realiza por tierra o por radier la línea segmentada. No olvide que en el trazado e
isométrico de agua caliente solo se trazan aquellos artefactos que ocupen agua
caliente.
El plano de planta de agua caliente quedaría de la siguiente manera:
Con esto, ya podemos realizar los planos isométricos tanto de agua potable fría y
caliente.
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El plano isométrico de agua fría en función del plano de planta proyectado
anteriormente es
Para finalizar, se desarrolla el isométrico de agua caliente, en función del plano de
planta proyectado.
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• Ejercicio 1
La empresa en la que se encuentra trabajando se ha adjudicado la construcción de
un centro de rehabilitación, al cual es necesario realizarle el proyecto de agua
potable domiciliario, por el momento el gerente de proyecto le ofrece un bono por
$750.000 si realiza los cálculos de Qi, Q.M.P., Consumo máximo diario (C),
Pérdida (K) y cálculo del medidor.
Para el cálculo de consumo máximo diario, utilice los siguientes valores:
1. Número de usuario: 5 personas
2. Dotación considerada: 200 l/hab/día
3. Superficie de riego: 175,96 m2
R: Qi: 110 l/min; Q.M.P.: 44,37 l/min; C: 2,8 = 3,0 m3/día (No cumple con pérdida de
carga en el medidor), C: 5 m3/día; K: 2,83; Medidor: 19 mm. (En función de lo
aprendido, realice los diámetros de los trazados que según lo visto pueda determinar
sin cálculos).
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R: Plano de planta agua fría.
R: Plano de planta agua caliente.
R: Sin solución de isométricos de agua fría y caliente (comparar con compañeros).
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• Ejercicio 2
Trabajando con boleta de honorarios para el SERVIU, se le solicita realizar el
proyecto de agua potable domiciliaria para un tipo de viviendas que el gobierno
pretende construir en la región del Maule. Al ser un gran Ingeniero Constructor, y
gerenciar su empresa personal, decide por el momento solo realizar los cálculos de
Qi, Q.M.P., C, K, y Diámetro del medidor, además de los pertinentes planos de
planta e isométricos.
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Para el cálculo de consumo máximo diario, utilice los siguientes valores:
1. Número de usuario: 4 personas
2. Dotación considerada: 250 l/hab/día
3. Superficie de riego: 20 m2
R: Qi: 110 l/min; Q.M.P.: 44,37 l/min; C: Sin resultado; K: Sin resultado; Medidor: 19
mm. (En función de lo aprendido, realice los diámetros de los trazados que según lo
visto pueda determinar sin cálculos).
R: Plano de planta agua fría.
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R: Plano Isométrico Agua fría.
R: Plano de planta agua caliente e isométrico agua caliente, sin solución. Comparar
con un compañero.
• Ejercicio 3
Siguiendo la línea, como futuro Ingeniero Constructor y a medida que ha avanzado
este texto, ha realizado todos los cálculos de la instalación sanitaria de agua potable
domiciliaria de su hogar. El mandante (su padre o madre), le solicitan que realice los
planos de la instalación, tanto de planta de agua fría y caliente, como sus
correspondientes isométricos.
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• Ejercicio 4
En la tabla a continuación, en el cuadro contiguo identifique a que corresponde la
imagen o dibuje lo solicitado.
Tubería agua fría por
radier o tierra
Lavaplatos
Baño tina
Tubería agua caliente
por radier o tierra
Termo
Reducción
Calefon
Lavacopas
Lavadero
Urinario
Lavatorio
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• Preguntas
 ¿Qué tipo de líneas usaría para realizar un trazado de agua potable fría,
y uno caliente bajo tierra?.
 ¿Qué es un plano isométrico?.
 ¿Cuánto debe ser la profundidad mínima de la red exterior, y por qué
razón se toma este resguardo? (Investigar).
 A su juicio, considera un buen trabajo, que la red de agua potable
domiciliario y la red de alcantarillado se crucen, o siga la misma línea
de la red de agua potable domiciliaria. (Investigar).
 ¿Qué información debe llevar los planos de planta tanto de agua fría
como de agua caliente?, ¿para los planos isométricos es la misma?.
 ¿Cuál es la pérdida máxima que debe se acepta entre el arranque y el
medidor de agua potable?.
 Defina los conceptos de Qi, Q.M.P., K, C.
 Sin realizar cálculos, ¿qué condiciones dispone el RIDAA para poder
determinar los diámetros de algunas cañerías?.
 Las llaves de paso, ¿dónde se deben ubicar?, ¿cada artefacto de debe
llevar también una llave de paso sólo de agua fría?.
 ¿Cuál es la distancia mínima que debe existir entre dos artefactos
colindantes?.
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 A continuación, identifique los errores que presenta el siguiente plano
de planta de agua fría.
 A continuación, se presenta el plano isométrico de agua fría, del plano de
planta mostrado en la pregunta anterior. De la misma forma, identifique los
errores que trae el plano isométrico.
97
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3
CAPÍTULO III: CÁLCULO DE PÉRDIDA DE CARGA EN CAÑERÍAS Y
DIÁMETRO DE TUBERÍAS.
Uno de los pasos finales es aprender a realizar los cálculos de pérdida de carga,
velocidad y determinación de diámetro de cada uno de los tramos que componen
nuestra red de agua potable domiciliaria.
Cabe mencionar que hoy día existen planillas de excel que nos permiten realizar
todos estos cálculos de manera más rápida y eficiente, pero es fundamental que
como estudiante comprenda desde la base, los cálculos matemáticos que se deben
realizar.
Como se mencionó anteriormente, existen diversos métodos para poder realizar los
cálculos pertinentes a nuestra red de agua potable domiciliaria, éstos son:
• Cálculo de la pérdida de carga producida por una determinada pieza especial
o accesorio, según método cinético.
• Cálculo de la pérdida de carga de un accesorio determinado, por asignación
de una pérdida por fricción a una longitud equivalente de tubería del mismo
diámetro. (Más conocida y empleada)
• Método simplificado de la longitud equivalente mediante el cual se asigna a la
pérdida por accesorios en un tramo del sistema, un factor que aumenta la
longitud real del tramo.
A continuación se explicará paso a paso como realizar los cálculos en función del
proyecto, y utilizando los métodos mencionados. Tome estos proyectos como
ejemplos, y realícelos cambiando los trazados o los métodos.
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• Ejemplo 1
Se nos presenta el siguiente proyecto de agua potable domiciliario. Material a utilizar:
Cobre Tipo L (Los diámetros se explicarán en los capítulos posteriores).
Una vez realizado el plano de planta de agua fría, procedemos a realizar el
correspondiente isométrico de agua fría.
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Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Como estudiante, ya sabe cómo realizar todos los cálculos anteriores a la realización
de la tabla para el cálculo de pérdida de carga y diámetro de las tuberías. De todas
formas es necesario que comprenda que este apartado se centra solo en el
desarrollo de esta tabla y que como estudiante, debe realizar y aplicar los
conocimientos aprendidos durante el transcurso de este texto.
De igual manera, los el resultado de los cálculos se presenta a continuación:
R: Qi: 63 l/min; Q.M.P.: 30,22 l/min; C: 0,75 m3/día (consumo de 250 l/hab/día para 3
personas); K: 3,65 m.c.a.; J fundamental : 6,45 (Para presión inicial de 15 m.c.a.) ;
Diámetro medidor: 13 mm.
100
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Como lo respaldan los cálculos, el diámetro de medidor a ocupar es de 13 mm. por lo
que para desarrollar la tabla de cálculo de pérdida en cañerías y determinar los
diámetros de esta, sabemos que podemos ocupar los 3 métodos existentes.
• Cálculo de la pérdida de carga producida por una determinada pieza especial
o accesorio, según método cinético.
• Cálculo de la pérdida de carga de un accesorio determinado, por asignación
de una pérdida por fricción a una longitud equivalente de tubería del mismo
diámetro.
• Método simplificado de la longitud equivalente mediante el cual se asigna a la
pérdida por accesorios en un tramo del sistema, un factor que aumenta la
longitud real del tramo. (Permitido ocupar este método en diámetro de hasta
19 mm.)
En este caso ocuparemos el método simplificado de longitud equivalente.
Tramo
Qi
Q.M.P
φ
L
1,5*L
J
1,5*J*L COTA
PI
P.DISP PUNTO
Antes de comenzar a realizar los cálculos pertinentes, es necesario que se familiarice
con la tabla, en el sentido que comprenda cada una los ítem que es necesario
completar.
• Tramo: En esta columna se indican los tramos de tubería de la instalación.
Por ejemplo, A-B, indica el tramo de la tubería incluido entre el punto A y B
indicados en el esquema isométrico de la instalación.
• Qi (Gasto Máximo Instalado). Es la suma de todos los gastos de los
artefactos que hay desde el comienzo del tramo hasta el final de la instalación.
A medida que avanza en el cuadro hacia abajo, se le va restando el gasto
101
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
instalado de los artefactos de los tramos anteriores, ya calculados, para
conocer el gasto instalado solo de los artefactos que falta alimentar.
• Q.M.P. (Gasto Máximo Probable): Este valor se determina a partir del Gasto
Máximo Instalado, consignado en la columna anterior. Para esto, se puede
utilizar el grafico o la fórmula 1. Recordemos que cuando el tramo alimento a
un solo artefacto, el Q.M.P. se toma al Qi.
• Ø Diámetro (mm) de la tubería del tramo: En esta columna se indica el
diámetro en milímetros de la tubería. Esta elección inicial es por ensayo y
error, por tanteo. Por eso, la experiencia del instalador es fundamental para
que el proceso sea correcto. Para este tanteo se considera el diámetro mínimo
que plantea el RIDAA y la NCh 2485 para más de un artefacto o 13 mm. para
uno solo, según el tramo que se esté calculando.
• L (Largo del tramo): Se indica la longitud del tramo en metros.
• 1,5 x L (Longitud equivalente simplificado): Se considera un 50% adicional
de la longitud real del tramo (que es lo mismo que multiplicar la longitud por
1,5), para tomar en cuenta las pérdidas ocasionadas por los fitting o llaves
(también llamadas pérdidas singulares).
• J (Pérdida de carga por 1 metro de cañería): Se obtiene del ábaco para
cañerías de cobre y plástico. En este grafico o ábaco, se puede ubicar la
pérdida de carga para 100 metros de cañería, según el diámetro de la cañería
y el gasto máximo probable del tramo. El valor obtenido, entonces, se divide
por 100 para obtener el valor de pérdida de carga por cada metro. Este valor
es el que se coloca en este casillero.
102
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
• J x 1,5 x L (Pérdida de carga en el tramo): Se obtiene multiplicando la
pérdida de carga por metros (j), por la cantidad de metros del tramo (1,5 x L),
es decir, multiplicando las dos columnas anteriores.
• Acumulado: Pérdidas de cargas acumuladas hasta el momento. Es la suma
de las pérdidas de carga de los tramos anteriores y el actual. Es decir, se
suman los valores de la columna anterior calculados hasta el momento. Con
este valor el instalador va observando cuánto se acerca el valor de esta
columna con el resultado entregado por la ecuación fundamental (Explicado
en el punto 2.4.3.2). Si el valor acumulado sobrepasa la perdida de carga
determinada por la ecuación fundamental, significa que el artefacto más
desfavorable recibirá menos de 4 m.c.a., lo que no está permitido. Entonces,
habrá que aumentar el diámetro de cañería de alguno de los tramos, y
reiniciar el cálculo desde ese punto.
• Cota (H): Aquí se indican las cotas con sus signos correspondientes (si son
más altas que la cota 0, se suman a las pérdidas de carga, si son más bajas
que la cota 0, se restan a las pérdidas de carga).
• Pi (Presión inicial): Aquí se indica la presión disponible con que se cuenta al
inicio del tramo. En el caso del primer tramo, se anota la presión entregada
por la compañía menos la pérdida de carga ocasionada por el medidor (J Map ).
• P. disp. (Presión disponible): Es la presión disponible en el punto final de
cada tramo, considerando las pérdidas de carga ocurridas hasta ese punto. Se
obtiene restando al valor de la columna anterior (Pi), el valor de la pérdida de
carga del tramo (J x 1,5 x L), y la pérdida ocasionada por cambios en las
cotas, si hubiera. Es decir:
P.
Disp.
= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota
Fórmula 11: Fórmula presión disponible.
103
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
• Pto. (Punto): En esta columna se indica el punto final del tramo, mediante la
letra correspondiente.
Como estudiante y futuro Ingeniero Constructor que se dedique a la proyección de
este tipo de planos, es fundamental que sepa y entienda todo los puntos que
componen la tabla en sí.
Procedemos a realizar los cálculos pertinentes.
Tramo Qi Q.M.P
A-B
63
30,22
φ
φ (int)
V
L
1,5*L
J
19 19,94 1,61 1,05 1,58 0,18
1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO
0,28
-0,8 11,35 11,87
B
 Qi: (20 + 10 + 10 + 8 + 15) L/min = 63 L/min.
 Q.M.P.: 30,22 L/min.
 φ: Al alimentar más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm.
 V: (21.221 * Q.M.P.) / D2
V: (21.221 * 30,22)/ (19,94) 2
V: 1,61 m/s
 L: (0,25 + 0,8) m = 1,05 m.
 L * 1,5: 1,05 x 1,5 = 1,58 m.
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
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Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
J: 676,745 x ((30,221,751/19,944,753)
J: 0,18 m.c.a.
 El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,28 m.c.a.
 En este caso, el tramo A - B tiene una bajada de 0,8 m., como se mencionó en
el punto 2.4.3.1 el agua al bajar por efecto de la gravedad, gana presión, por lo
que la cota (-0,8),se resta a la pérdida de carga.
 La presión inicial en este caso corresponde a la presión que nos ofrece el
prestador del servicio, menos la pérdida de carga en el medidor.
Pi: 15 m.c.a. - 3,65 = 11,35 m.c.a.
 La presión disponible en el punto final de cada tramo, queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota
P.
Disp.
= 11,35 – (0,28) + 0,8
P.
Disp.
= 11,87 m.c.a.
Tramo Qi Q.M.P
B-C
43
23,22
φ
φ (int)
V
L
1,5*L
J
19 19,94 1,24 6,55 9,83 0,11
1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO
1,09
+1,4 11,87 9,38
C
 Qi: (10 + 10 + 8 + 15) L/min = 43 L/min. (Menos la llave de jardín)
 Q.M.P.: 23,22 L/min.
 φ: Al alimentar más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm.
105
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 23,22)/ (19,94) 2
V: 1,24 m/s
 L: (4,75 + 1,40 + 0,40) m = 6,55 m.
 L * 1,5: 6,55 x 1,5 = 9,83 m.
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
J: 676,745 x ((23,221,751/19,944,753)
J: 0,11 m.c.a.
 El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 1,09 m.c.a.
 En este caso, el tramo B - C tiene una subida de 1,4 m., como se mencionó en
el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y vencer la fuerza de gravedad, pierde
presión, por lo que la cota (1,4),se suma a la pérdida de carga.
 La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que
quedamos en el final del tramo A-B.
Pi: 11,87 m.c.a.
 La presión disponible en el punto final del tramo B-C queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota
P.
Disp.
= 11,87 – (1,09) - 1,4
106
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
P.
Disp.
=9,38 m.c.a.
φ
Tramo Qi Q.M.P
C-D
43
23,22
φ (int)
V
L
1,5*L
J
19 19,94 1,24 0,70 1,05 0,11
1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO
0,12
0
9,38
9,27
D
 Qi: (10 + 10 + 8 + 15) L/min = 43 L/min. (Menos la llave de jardín)
 Q.M.P.: 23,22 L/min.
 φ: Al alimentar más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm.
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 23,22)/ (19,94) 2
V: 1,24 m/s
 L: 0,7 m.
 L * 1,5: 0,70 x 1,5 = 1,05 m.
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
J: 676,745 x ((23,221,751/19,944,753)
J: 0,11 m.c.a.
 El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,12 m.c.a.
107
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 En este caso, el tramo C - D no tiene cota ni de bajada ni de subida.
 La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que
quedamos en el final del tramo B-C.
Pi: 9,38 m.c.a.
 La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota
P.
Disp.
= 9,38 – (0,11) - 0
P.
Disp .
=9,27 m.c.a.
Tramo Qi Q.M.P
D-E
28
17,28
φ
φ (int)
V
L
1,5*L
J
19 19,94 0,92 0,50 0,75 0,07
1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO
0,05
0
9,38
9,27
E
 Qi: (10 + 10 + 8) L/min = 28 L/min. (Menos la llave de jardín y lavadero)
 Q.M.P.: 17,28 L/min.
 φ: Al alimentar más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm.
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 17,28)/ (19,94) 2
V: 0,92 m/s
 L: 0,50 m.
 L * 1,5: 0,50 x 1,5 = 0,75 m.
108
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
J: 676,745 x ((17,281,751/19,944,753)
J: 0,07 m.c.a.
 El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,05 m.c.a.
 En este caso, el tramo D-E no tiene cota ni de bajada ni de subida.
 La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que
quedamos en el final del tramo C-D.
Pi: 9,27 m.c.a.
 La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota
P.
Disp.
= 9,27 – (0,05) - 0
P.
Disp.
= 9,22 m.c.a.
109
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
φ
Tramo Qi Q.M.P
E-F
18
12,74
φ (int)
V
L
1,5*L
J
19 19,94 0,68 0,70 1,05 0,07
1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO
0,05
0
9,38
9,27
F
 Qi: (10 + 8) L/min = 18 L/min. (Menos la llave de jardín, lavadero y baño lluvia)
 Q.M.P.: 12,74 L/min.
 φ: Al alimentar más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm.
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 12,74)/ (19,94) 2
V: 0,68 m/s
 L: 0,70 m.
 L * 1,5: 0,50 x 1,5 = 1,05 m.
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
J: 676,745 x ((12,741,751/19,944,753)
J: 0,04 m.c.a.
 El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,04 m.c.a.
 En este caso, el tramo E-F no tiene cota ni de bajada ni de subida.
110
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que
quedamos en el final del tramo D-E.
Pi: 9,22 m.c.a.
 La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota
P.
Disp.
= 9,22 – (0,04) - 0
P.
Disp .
= 9,18 m.c.a.
Tramo Qi Q.M.P
F-G
18
12,74
φ
φ (int)
V
L
1,5*L
J
13 13,84 0,68 0,90 1,35 0,08
1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO
0,11
0,5
9,18
8,57
G
 Qi: (8) L/min = 8 L/min. (Menos la llave de jardín, lavadero, baño lluvia y WC)
 Q.M.P.: 7,29 L/min.
 φ: Al alimentar solo un artefacto ocuparemos cañerías de 13 mm.
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 7,29) / (13,84) 2
V: 0,81 m/s
 L: 0,90 m.
 L * 1,5: 0,90 x 1,5 = 1,35 m.
111
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
J: 676,745 x ((7,291,751/13,844,753)
J: 0,08 m.c.a.
 El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,11 m.c.a.
 En este caso, el tramo F - G tiene una subida de 0,5 m. correspondiente al
artefacto, como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y
vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (0,5),se suma a
la pérdida de carga.
 La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que
quedamos en el final del tramo E-F.
Pi: 9,18 m.c.a.
 La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota
P.
Disp.
= 9,18 – (0,11) - 0,5
P.
Disp.
= 8,57 m.c.a.
112
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
φ
Tramo Qi Q.M.P
D-H
15
11,24
φ (int)
V
L
1,5*L
J
13 13,84 1,25 6,20 9,30 0,08
1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO
1,67
0,5
9,18
8,57
H
 Qi: (15) L/min = 15 L/min. (Solo lavadero)
 Q.M.P.: 11,24 L/min.
 φ: Al alimentar solo un artefacto ocuparemos cañerías de 13 mm.
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 11,24) / (13,84) 2
V: 1,25 m/s
 L: (3,75 + 2,45) m. = 6,20 m.
 L * 1,5: 6,20 x 1,5 = 9,30 m.
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
J: 676,745 x ((11,241,751/13,844,753)
J: 0,18 m.c.a.
 El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 1,67 m.c.a.
 En este caso, el tramo D-H no tiene cota ni de bajada ni de subida.
113
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 Muy importante, la presión inicial en este caso corresponde a la presión final
con la que quedamos en el final del tramo C-D. Es importante no cometer el error
de seguir con la presión del último tramo calculado. Vea siempre la red en el
plano isométrico, y realice los cálculos en función de este.
Pi: 9,27 m.c.a.
 La presión disponible en el punto final del tramo C-D, queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota
P.
Disp.
= 9,27 – (1,67) - 0
P.
Disp .
= 7,60 m.c.a.
Tramo Qi Q.M.P
H-I
15
11,24
φ
φ (int)
V
L
1,5*L
J
13 13,84 1,25 1,10 1,65 0,18
1,5*J*L COTA PI P.DISP PUNTO
1,67
0,9
9,18
8,57
I
 Qi: (15) L/min = 15 L/min. (Solo lavadero)
 Q.M.P.: 11,24 L/min.
 φ: Al alimentar solo un artefacto ocuparemos cañerías de 13 mm.
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 11,24) / (13,84) 2
V: 1,25 m/s
 L: (0,20 + 0,90) m. = 1,10 m.
 L * 1,5: 1,10 x 1,5 = 1,65 m.
114
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
J: 676,745 x ((11,241,751/13,844,753)
J: 0,18 m.c.a.
 El cálculo de J (1,5 x J x L) es sencillo, dando como resultado: 0,29 m.c.a.
 En este caso, el tramo H-I tiene una subida de 0,9 m. correspondiente al
artefacto, como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y
vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (0,9), se suma a
la pérdida de carga.
 La presión inicial en este caso corresponde a la presión final con la que
quedamos en el final del tramo D-H.
Pi: 7,63 m.c.a.
 La presión disponible en el punto final del tramo H-I, queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x 1,5 x L) – Cota
P.
Disp.
= 7,63 – (0,29) - 0,90
P.
Disp.
= 6,44 m.c.a.
Nota: Recuerde que este es un ejercicio a modo explicativo, la tabla debe quedar
toda junta, mientras que el desarrollo debe realizarlo aparte.
Conclusiones: Como se puede apreciar, la presión disponible en el último
artefacto es superior a 4 m.c.a. en agua fría, dando como resultado 6,44 m.c.a..
Las velocidades de las cañerías no superan los 2,5 m/s (en el caso de la red
115
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
exterior), ni los 2,0 m/s (en el caso de la red interior). En el caso del cálculo de la
Pérdida máxima de presión por roce disponible (J: ecuación fundamental), el
valor que nos da es de 6,45 m.c.a., en el caso del ejercicio reciente nuestro
resultado es 3,62 (Suma de valores de 1,5 x J x L).
Preguntas en relación al ejercicio.

Como alumno es se siente capaz de realizar el cálculo de agua caliente, si
la respuesta es sí, ¿En qué punto y qué con qué presión iniciaría los
cálculos?, si la respuesta es no, no se preocupe, el desarrollo completo se
encuentra en el en el Anexo: Solucionario.

De haber cambiado el método de cálculo de longitud equivalente
simplificado, a longitud equivalente, ¿Qué deberíamos haber tenido en
cuenta?

A juicio suyo, ¿Por qué no se realizaron los cálculos de las cañerías de los
artefactos?, por ejemplo: Tramo E-Bll o Tramo F-WC. ¿Afectan de alguna
manera realizar los cálculos de pérdida de carga, velocidad, etc., en estos
tramos?.
116
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
• Ejercicio 2
Un mandante llega a nuestra oficina ubicada en el último piso del edificio plaza de
Talca, el mandante le solicita realizar el proyecto completo de una red de agua
potable domiciliaria, para lo que le solicita que le realice una boleta de honorarios por
$1.200.000 en el caso de realizar el trabajo. El mandate le comenta que ha
escuchado hablar sobre el método de longitud equivalente, por lo que le solicita
realizar la memoria de cálculo con dicho método, y además, le pide que le explique
en qué consiste dicho método y que tablas necesita para poder realizar los cálculos
pertinentes.
Explicación método de longitud equivalente:
117
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
118
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Para poder ocupar este método, es necesario revisar la tabla "longitudes
equivalentes a pérdidas singulares", que se encuentra en el anexo 1. Analice y
familiarícese con dicha tabla, ya que como podrá ver existen distintos tipos de llaves
de paso que es necesario comprender.
Entre los tres tipos de llaves de paso más comunes encontramos:
• Llave tipo globo: Este tipo de llaves es muy eficiente para regular o controlar
el flujo conducido por una cañería, y son empleadas corrientemente en las
instalaciones domiciliarias de agua potable, ya sea como llaves de paso para
regular el caudal, o como llaves de salida. Las llaves tipo globo hacen pasar el
agua por un recorrido sinuoso, lo que opone gran resistencia al paso del agua,
incluso al estar completamente abierta. Esta característica la hace inapropiada
cuando se requiere dar paso al agua con una mínima perdida de carga.
• Llave tipo compuerta: En las llaves de compuerta el agua pasa directamente.
Por esto, ofrecen poca resistencia al caudal y una mínima perdida de carga
cuando se encuentra totalmente abierta. Por la forma en que está construida
no se recomienda para regular el caudal, porque si el disco queda en una
posición intermedia puede causar vibraciones o golpeteos. Por otra parte, al
quedar en una posición intermedia, el disco de la llave está sujeto a una fuerte
erosión debido al gran incremento de la velocidad del fluido en los bordes.
Son eficientes, entonces, como llaves de paso que deben funcionar en dos
posiciones solamente, o totalmente abiertas o totalmente cerradas.
• Llave tipo bola: Esta tipología incorpora los últimos adelantos en materia de
diseño. Están construidas para dar un servicio óptimo y perdurable.
Dentro de sus principales características está el paso recto y completo del
fluido, lo que no provoca turbulencias y permiten una mínima perdida de
carga. Son de cierre rápido, para abrir y cerrar sólo basta ¼ de giro de la
119
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
manilla (la manilla indica la dirección del flujo). Requieren poco espacio para
su instalación. Son durables, conservan sus condiciones aún después de
miles de accionamientos, incluyendo aplicaciones críticas. Funcionan en
cualquier posición de instalación.
120
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
En función del plano de planta de agua fría, el plano isométrico de agua fría
correspondiente al proyecto sería
Al igual que como el ejercicio anterior, usted a la altura de este texto ya debería
saber calcular sin ningún problema todos los cálculos previos a la realización de la
tabla de pérdida de carga en tuberías.
De igual manera, los el resultado de los cálculos se presenta a continuación:
R: Qi: 125 l/min; Q.M.P.: 48,45 l/min; C: 1,35 m3/día (consumo de 300 l/hab/día para
4 personas y un área de regadío de 15 m2); K: 3,38 m.c.a.; J fundamental : 10,56 (Para
presión inicial de 17 m.c.a.) ; Diámetro medidor: 19 mm.
121
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Procedemos a realizar los cálculos con el método de longitud equivalente, recuerde tener a mano la tabla
"longitudes equivalentes a pérdidas singulares" incluida en el anexo 1.
φ
Cu
25
26,04
1,52
1,24
0,55
Total
48,45
Equivalente
125
Interior
Q.M.P
Cañería
MAP - 1
Qi
J por fricción
Piezom
Cota
étrica
Artef.
-0,80
0,00
Presión
17
Pto
m.c.a.
V m/s2
Nominal
Tramo
Longitud
Material
Gasto Max.
1,79
J
T (JxL)
0,11
0,20
Perdida
acum.
0,20
14,58
1
 Qi: (50 + 12 + 15 + 8 + 15 + 10 + 15) L/min = 125 L/min. (Todos los artefactos)
 Q.M.P.: 48,45 L/min.
 φ: Al alimentar a más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm de cobre. φ final: 25 mm.
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 48,45) / (19,94) 2
V: 2,59 m/s (No cumple, ocupamos el diámetro inmediatamente superior).
114
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 48,45) / (26,04) 2
V: 1,52 m/s (No cumple, ocupamos el diámetro inmediatamente superior).
 L (cañería): (0,80 + 0,44) m. = 1,24 m.
 L (Equivalente): Realizamos una tabla, colocando todos los fittings o piezas
especiales que encontramos en el tramo.
Diámetro
Fitting
Longitud Equivalente
19 mm.
Codo radio 90° radio corto
0,55
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
J: 676,745 x ((30,621,751/19,944,753)
J: 0,11 m.c.a.
114
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 0,20 m.c.a.
 En este caso, el tramo MAP - 1 tiene una bajada de 0,8 m., como se mencionó
en el punto 2.4.3.1 el agua al bajar por efecto de la gravedad, gana presión, por
lo que la cota (-0,8),se resta a la pérdida de carga.
115
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 La presión inicial en este caso corresponde a la presión que nos ofrece el prestador del servicio, menos la
pérdida de carga en el medidor.
Pi: 17 m.c.a. - 2,8 m.c.a. = 14,2 m.c.a.
 La presión disponible en el punto final del tramo MAP-1, queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x L) – Cota
P.
Disp.
= 14,2 – (0,20) + 0,8
P.
Disp .
= 14,80 m.c.a.
φ
Cu
19
19,94
1,56
8,41
1,39
Total
34,07
Equivalente
75
Interior
Q.M.P
Cañería
1-2
Qi
J por fricción
Piezom
Cota
étrica
Artef.
0,80
0,00
Presión
17
Pto
m.c.a.
V m/s2
Nominal
Tramo
Longitud
Material
Gasto Max.
9,80
J
T (JxL)
0,22
2,16
Perdida
acum.
2,58
11,84
2
 Qi: (12 + 15 + 8 + 15 + 10 + 15) L/min = 75 L/min. (Menos llave de paso)
 Q.M.P.: 34,07 L/min.
114
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 φ: Al alimentar a más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm de
cobre.
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 29,22) / (19,94) 2
V: 1,82 m/s
 L (cañería): (7,61 + 0,8) m. = 8,41 m.
 L (Equivalente): Realizamos una tabla, colocando todos los fittings o piezas
especiales que encontramos en el tramo.
Como puede notar, solo anotamos los fittings que existen desde el comienzo del
tramo y lo que hay en el medio, evitando incluir en los cálculos las piezas especiales
del punto final.
115
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Diámetro
Fitting
Longitud Equivalente
19 mm.
Tee de paso directo
0,29
19 mm.
2 codos de radio corto
2 x 0,55 = 1,1
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
J: 676,745 x ((34,071,751/19,944,753)
J: 0,22 m.c.a.
 El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 2,16 m.c.a.
 El cálculo de pérdida acumulada corresponde a la pérdida del tramo (J x L) +
la acumulada calculada anteriormente.
J
acumulada :
(0,42 + 2,16) = 2,58 m.c.a.
 En este caso, el tramo 1-2 tiene una subida de 0,8 m. correspondiente a la
subida de la cañería a nivel de radier, como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el
agua al tener que subir y vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que
la cota (0,8), se suma a la pérdida de carga.
116
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 La presión disponible en el punto final del tramo 1-2, queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x L) – Cota
P.
Disp.
= 14,80 - (2,16) - 0,8
P.
Disp .
= 11,84 m.c.a.
φ
Cu
19
19,94
1,61
1,41
2,15
Total
30,22
Equivalente
63
Interior
Q.M.P
Cañería
2-3
Qi
Cota
étrica
Artef.
0,00
0,00
Presión
17
Pto
m.c.a.
V m/s2
Nominal
Tramo
J por fricción
Longitud
Material
Gasto Max.
Piezom
3,56
J
T (JxL)
0,18
0,64
Perdida
acum.
2,76
11,00
3
 Qi: (15 + 8 + 15 + 10 + 15) L/min = 63 L/min. (Menos llave de paso y lavadero)
 Q.M.P.: 30,22 L/min.
114
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 φ: Al alimentar a más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm de
cobre.
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 25,05) / (19,94) 2
V: 1,61 m/s
 L (cañería): (1,41) m. = 1,41 m.
 L (Equivalente): Realizamos una tabla, colocando todos los fittings o piezas
especiales que encontramos en el tramo.
Como puede notar, solo anotamos los fittings que existen desde el comienzo del
tramo y lo que hay en el medio, evitando incluir en los cálculos las piezas especiales
del punto final.
115
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Diámetro
Fitting
Longitud Equivalente
19 mm.
Tee de paso directo
0,29
19 mm.
Válvula de ángulo
1,86
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
J: 676,745 x ((30,221,751/19,944,753)
J: 0,18 m.c.a.
 El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 0,64 m.c.a.
 El cálculo de pérdida acumulada corresponde a la pérdida del tramo (J x L) +
la acumulada calculada anteriormente.
J
acumulada :
(0,18 + 2,58) = 2,76 m.c.a.
 En este caso, el tramo 2-3 no tiene cota ni de bajada ni de subida.
 La presión disponible en el punto final del tramo 2-3, queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x L) – Cota
P.
Disp.
= 11,64 - (0,64) - 0
P.
Disp.
= 11,00 m.c.a.
116
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
φ
Cu
19
19,94
1,61
1,42
2,15
Total
30,22
Equivalente
63
Interior
Q.M.P
Cañería
3-4
Qi
J por fricción
Cota
étrica
Artef.
0,00
0,00
Presión
17
Pto
m.c.a.
V m/s2
Nominal
Tramo
Longitud
Material
Gasto Max.
Piezom
3,57
J
T (JxL)
0,18
0,64
Perdida
acum.
3,01
10,36
4
 Qi: (15 + 8 + 15 + 10 + 15) L/min = 63 L/min. (Menos llave de paso y lavadero)
 Q.M.P.: 30,22 L/min.
 φ: Al alimentar a más de un artefacto ocuparemos cañerías de 19 mm de cobre.
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 30,22) / (19,94) 2
V: 1,61 m/s
 L (cañería): (0,19 + 0,27 + 0,29 + 0,67) m. = 1,42 m.
 L (Equivalente): Realizamos una tabla, colocando todos los fittings o piezas especiales que encontramos
en el tramo.
114
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Como puede notar, solo anotamos los fittings que existen desde el comienzo del
tramo y lo que hay en el medio, evitando incluir en los cálculos las piezas especiales
del punto final.
Diámetro
Fitting
Longitud Equivalente
19 mm.
4 Tee de paso directo
4 x 0,29 =1,16
19 mm.
Válvula de ángulo
1,86
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
J: 676,745 x ((30,221,751/19,944,753)
115
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
J: 0,18 m.c.a.
 El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 0,64 m.c.a.
 El cálculo de pérdida acumulada corresponde a la pérdida del tramo (J x L) +
la acumulada calculada anteriormente.
J
acumulada :
(2,76 + 0,64) = 3,40 m.c.a.
 En este caso, el tramo 3-4 no tiene cota ni de bajada ni de subida.
 La presión disponible en el punto final del tramo 3-4, queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x L) – Cota
P.
Disp.
= 11,00 - (0,64) - 0
P.
Disp.
= 10,36 m.c.a.
116
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
φ
Cu
13
13,84
1,25
1,41
0,76
Total
11,24
Equivalente
15
Interior
Q.M.P
Cañería
4-5
Qi
J por fricción
Cota
étrica
Artef.
0,00
0,61
Presión
17
Pto
m.c.a.
V m/s2
Nominal
Tramo
Longitud
Material
Gasto Max.
Piezom
2,17
J
T (JxL)
0,18
0,39
Perdida
acum.
3,40
10,66
5
 Qi: (15) L/min = 15 L/min. (Solo baño lluvia)
 Q.M.P.: 11,24 L/min.
 φ: Al alimentar a sólo un artefacto ocuparemos cañerías de 13 mm de cobre.
 V: (21,221 * Q.M.P.) / D2
V: (21,221 * 11,24) / (13,84) 2
V: 1,25 m/s
 L (cañería): (0,80 + 0,61) m. = 1,41 m.
 L (Equivalente): Realizamos una tabla, colocando todos los fittings o piezas especiales que encontramos
en el tramo.
114
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Como puede notar, solo anotamos los fittings que existen desde el comienzo del
tramo y lo que hay en el medio, evitando incluir en los cálculos las piezas especiales
del punto final.
Diámetro
Fitting
Longitud Equivalente
13 mm.
Tee de paso directo
0,20
13 mm.
Codo 90º radio
0,20
13 mm.
Codo 90º radio corto
0,36
 Al ser tubería de cobre, ocuparemos la fórmula de Fair-Whipple-Hsiao, para
agua fría.
J: 676,745 x ((Q1,751/D4,753)
J: 676,745 x ((11,241,751/13,844,753)
J: 0,18 m.c.a.
 El cálculo de J x L es sencillo, dando como resultado: 0,39 m.c.a.
115
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 El cálculo de pérdida acumulada corresponde a la pérdida del tramo (J x L) +
la acumulada calculada anteriormente.
J
acumulada :
(3,40 + 0,39) = 3,79 m.c.a.
 En este caso, el tramo 4-5 tiene una subida de 0,61 m. correspondiente al
artefacto, como se mencionó en el punto 2.4.3.1 el agua al tener que subir y
vencer la fuerza de gravedad, pierde presión, por lo que la cota (0,61), se suma a
la pérdida de carga.
 La presión disponible en el punto final del tramo 3-4, queda determinada por:
P.
Disp.
= Pi – (J x L) – Cota
P.
Disp.
= 10,36 - (0,39) - 0,61
P.
Disp.
= 9,36 m.c.a.
Nota: Recuerde que este es un ejercicio a modo explicativo, la tabla debe quedar
toda junta, mientras que el desarrollo debe realizarlo aparte.
Conclusiones: Como se puede apreciar, la presión disponible en el último
artefacto es superior a 4 m.c.a. en agua fría, dando como resultado 9,36 m.c.a..
Las velocidades de las cañerías no superan los 2,5 m/s, ya que se corrigió
oportunamente (en el caso de la red exterior), ni los 2,0 m/s (en el caso de la red
interior). En el caso del cálculo de la Pérdida máxima de presión por roce
disponible (J: ecuación fundamental), el valor que nos da es de 10,56 m.c.a., en
el caso del ejercicio desarrollado nuestro resultado correspondiente al J
acumulado
es de 3,79 m.c.a., lo que significa que teóricamente aun tenemos 6,77 m.c.a. que
podemos perder, para que el artefacto más desfavorable tenga una pérdida de
presión de 4 m.c.a.
116
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Preguntas en relación al ejercicio.

Como alumno es se siente capaz de realizar el cálculo de agua caliente, si
la respuesta es sí, ¿Qué valores ocuparía en el siguiente caso?
Digamos que está realizando el tramo 2 - Lp, ¿Qué valor ocuparía en caso
de estar ocupando el método de longitud equivalente?, De continuar con
el ejercicio, ¿Qué valor ocuparía en el tramo 2 - 3?, ¿Al ya haber ocupado
un valor para dicha pieza en el tramo 2 - Lp implica que no pueda ocupar
otro valor para el tramo 2 - 3? Pista: Puede seguir el curso del agua
según la tabla " Longitudes equivalentes a pérdidas singulares".
Si la respuesta es no, no se preocupe, el desarrollo completo se encuentra
en el Anexo: Solucionario.

Como alumno, pudo darse cuenta de que no se realizaron los cálculos de
los tramos de los artefactos ¿afecta en algo el resultado final de la presión
final del último artefacto?.

Compruebe el punto anterior realizando el ejercicio pasando por todos los
artefactos.
117
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule

Si se cambiase las tuberías de Cu a PVC o HDPE, ¿qué valores
cambiarían?, ¿Qué valores necesitaríamos para poder realizar los
cálculos normalmente?.
118
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Ejercicios
En función de lo aprendido, realice completamente todos los cálculos para los
siguientes proyectos. R: Sin solución, compare con compañeros.
• Ejercicio 1
119
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• Ejercicio 2
120
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
121
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• Ejercicio 3
122
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• Ejercicio 4
• Ejercicio 5
Con los antecedentes que el mandante le ha solicitado sobre la instalación
domiciliaria de su hogar, realice los cálculos de pérdida de carga en tuberías, y
compruebe que efectivamente se cumpla la norma.
Consejo: En caso de querer realizar más proyectos, entre a www.mercadopublico.cl
y en la búsqueda de proyectos utilice palabras claves como "viviendas", "sede
sociales", "agua potable", "agua potable domiciliaria", "casas", "ampliaciones", y
términos por el estilo. Con la planta de arquitectura debería poder realizarlos sin
problemas.
123
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
4
CAPÍTULO IV: MATERIALES Y COSTOS.
En la parte domiciliaria, el Reglamento de Instalaciones Domiciliarias de Agua
Potable y Alcantarillado ( RIDAA ), aprobado por D.S. MOP N°50/02, establece en su
artículo 6° que los materiales, componentes, artefactos, equipos y sistemas
utilizados en las instalaciones domiciliarias de los inmuebles, deberán cumplir con las
normas chilenas oficiales vigentes al respecto o a falta de ellas, con las
especificaciones técnicas que fije la Superintendencia por resolución fundada. La
Superintendencia para estos efectos mantendrá un listado autorizado de materiales y
componentes que se puedan utilizar en instalaciones domiciliarias de agua potable y
alcantarillado (www.siss.cl).
Entre los principales materiales utilizados en las instalaciones domiciliarias de agua
potable tenemos.
4.1
Cobre (NCh951/1 - NCh396 - NCh2674).
El cobre tiene una característica única entre los materiales utilizados para el
transporte de agua potable: sus propiedades higiénicas pueden combatir e inhibir el
crecimiento de bacterias. Esto ayuda a mantener el agua limpia y sana. Varias
investigaciones han demostrado el beneficio del cobre y algunos hospitales han
decidido instalar cañerías de cobre para su sistema de tuberías de agua para
proteger la salud de sus pacientes. Además, el tubo de cobre puede liberar
únicamente los iones de cobre en el agua que son necesarios para el metabolismo
del cuerpo: el agua que bebemos y usamos no irá a contener aditivos, pigmentos,
compuestos orgánicos volátiles u otros compuestos sintéticos.
124
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
Entre las principales características están:
 Alta resistencia: Puede soportar extremos altos y bajos de temperatura y
presión y puede ser expuesto a los rayos UV, temperatura y oxígeno de
ambientes abiertos.
 Versátil: El tubo de cobre se utiliza en diversos servicios: agua potable,
calefacción, gas, gases medicinales, sistemas de energía solar, extintores de
incendios, sistemas de aire acondicionado. Él cumple con los requisitos de
seguridad en una amplia gama de temperaturas y presiones sin paralelo.
 Economía de energía: Gracias a su excelente conductividad térmica, el cobre
es el mejor material para el intercambio de calor (o fluidos fríos).
 Higiénico: Los tubos de cobre son materiales excelentes en el combate a la
proliferación de gérmenes y bacterias.
 Reciclable: En los casos de demolición o renovación, los tubos de cobre
pueden ser 100% reciclados sin pérdida de rendimiento.
 Saludable: El tubo está hecho de 99,90% de cobre y la composición no
cambia con el tiempo; sin aditivos, compuestos orgánicos volátiles o
pigmentos en el interior.
 Atractivo: Los tubos de cobre se pueden montar en el exterior de una pared y,
gracias a su bella apariencia pueden ser explotados para realizar instalaciones
a la vista en paredes hermosas.
 Versátil: Tubos de cobre y sus accesorios cumplen con los estándares
internacionales. Están disponibles en todos los mercados y los componentes
de un sistema de cañerías se pueden cambiar, independientemente del
productor.
125
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
En el rubro de la construcción, se hablan de tres tipos de tuberías de cobre, estas
son:
4.1.1 Tubería Tipo L
La tubería de cobre tipo “L” se utiliza en sistemas para la conducción de gas LP y
natural, agua fría, agua caliente y sistemas contra incendios. La identificación de
esta tubería se realiza con grabado bajo relieve y tinta azul a lo largo del tubo. Es un
tipo de tubería para usarse en instalaciones de fluidos a presión en condiciones más
severas de servicio y seguridad que la tipo “M”.
Por duración, en los ramales principales o columnas de agua caliente, se recomienda
emplear tubería de cobre tipo “L” de mayor espesor que la tipo “M” dando mayor
margen al desgaste por el rozamiento del agua, que es favorecido por la temperatura
del fluido. Para instalaciones, en edificios y/o construcciones donde se requiera
mayor presión de trabajo es recomendable la tubería tipo “L”.
4.1.2 Tubería tipo K
La tubería tipo “K” se utiliza en sistemas para la conducción de gas LP y natural, aire
comprimido, así como líneas hidráulicas. La identificación de esta tubería se realiza
con grabado bajo relieve y tinta verde a lo largo del tubo. Por sus características se
recomienda usar en instalaciones de tipo industrial, conduciendo líquidos y gases en
condiciones más severas de presión y temperatura que los tipos M y L.
126
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
4.1.3 Tubería tipo M
La tubería de cobre tipo “M” se utiliza en instalaciones hidráulicas para la conducción
de agua fría y caliente en casa habitación, edificios y naves industriales, donde no se
exceda de las presiones de trabajo a las que fue diseñada, así como, de las
velocidades del fluido de 3 m/seg. La identificación de esta tubería se utiliza con
grabado bajo relieve a tinta roja a lo largo del tubo.
4.2
Costos tuberías de cobre
De manera resumida, y para que el alumno tenga una noción, se presenta a
continuación una tabla con costos de algunos elementos de cobre.
Tabla 11: Precios unitarios elementos de cobre
DESCRIPCION
CAÑERIA COBRE TIPO M 1"
CAÑERIA COBRE TIPO M
3/4"
CAÑERIA COBRE TIPO M
1/2"
CAÑERIA COBRE TIPO L 1"
CAÑERIA COBRE TIPO L
3/4"
CAÑERIA COBRE TIPO L
1/2"
TEE 1" x 1" x 1/2"
TEE 1" x 3/4" x 1/2"
CODOS 1"
CODOS 1/2"
CODO 3/4"X1/2"
LLAVES DE PASO 1/2"
UNIDAD
Mt
PRECIO
UNITARIO
$ 4.765
Mt
$ 3.026
Mt
Mt
$ 1.903
$ 5.765
Mt
$ 3.787
Mt
Mt
Mt
C/U
C/U
C/U
C/U
$ 2.787
$ 1.596
$ 1.383
$ 665
$ 121
$ 350
$ 1.500
127
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
4.3
PVC o Policloruro de vinilo (NCh399 - NCh1721).
La denominación de tuberías PVC proviene del policloruro de vinilo, que es un
polímero termoplástico. “Termoplástico” implica que a temperatura ambiente los
materiales presentan características más rígidas que cuando la temperatura es
aumentada.
El tipo de PVC utilizado principalmente utilizado en instalaciones domiciliarias es el
PVC rígido. El PVC rígido se obtiene por la fusión y moldeo a temperatura adecuada
de policloruro de vinilo con aditivos excepto plastificantes. Se obtiene un material que
es resistente al impacto y estabilizado frente a la acción de la luz solar y efectos de la
intemperie.
Entre las principales aplicaciones están:
 INSTALACIONES DOMICILIARIAS DE AGUA POTABLE – RED INTERIOR –
Tuberías para redes de agua fría.
 INSTALACIONES DOMICILIARIAS DE AGUA POTABLE – RED INTERIOR –
Accesorios para tuberías.
 INSTALACIONES DOMICILIARIAS DE AGUA POTABLE
– SISTEMA DE
IMPULSIÓN – Planta elevadora de agua potable.
4.3.1 Conexión soldable.
Los Tubos de PVC rígido para instalaciones hidráulicas en presión, son producidos
en color celeste, de acuerdo a la norma NCh 399 y en diámetros de 20 a 50mm, con
uniones soldables. Son los indicados para instalaciones embutidas permanentes.
128
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
4.3.2 Conexión roscable.
Conjunto de accesorios fabricados a partir de tuberías Clase 10. Todas las
conexiones presentan unión con goma Anger, utilizados en redes de distribución de
agua potable o riego.
4.3.3 Características cuantitativas y/o cualitativas.
Principales características Técnicas para Conexiones Soldables y Roscables:
 Bajo módulo de elasticidad.
 Elevada resistencia química.
 Baja rugosidad hidráulica, lo que se traduce en menores pérdidas de carga.
 Elevada resistencia mecánica.
129
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
4.4
Costos tuberías de cobre
De manera resumida, y para que el alumno tenga una noción, se presenta a
continuación una tabla con costos de algunos elementos de PVC.
Tabla 12: Precios unitarios elementos de PVC
DESCRIPCION
PVC CLASE 10 25 mm
PVC CLASE 16 20 mm
PVC 32 mm
PVC 50 mm
Codo PVC-P 90° de 32 x 32
mm Cementar
25 mm 45° Codo PVC presión
Tee PVC presión 20 x 20 x 20
mm.
1/2" 90° Curva PVC presión
Copla PVC presión 20 x 20 mm
Cementar
Tee PVC presión 32 x 32 x 32
mm. Cementar
4.5
UNIDAD
Mt
Mt
Mt
Mt
PRECIO
UNITARIO
$ 263
$ 190
$664
$ 1690
C/U
C/U
$ 234
$ 186
C/U
C/U
$ 122
$ 890
C/U
$ 58
C/U
$ 169
HDPE - Polietileno de alta densidad (NCh 398/1.Of2004)
El polietileno de alta densidad (HDPE) es un material que se utiliza hoy también en el
sector de la construcción. Básicamente, se aplica para la ejecución de redes de agua
potable (fría y caliente) y gas, tanto en la distribución a nivel de urbanización como
en redes interiores de casas y edificios.
El HDPE en vivienda se utiliza principalmente para la canalización de fluidos. Donde
más se observa, actualmente, es en las redes de distribución de agua potable, en
reemplazo de las cañerías de cobre cuyo valor ha subido en los últimos años por el
precio del metal.
130
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
4.5.1 Principales características
La tubería de HDPE para conducción de agua potable se fabrica en con compuesto
de polietileno de alta densidad, el cual puede ser PE-80 o PE-100 según la solicitud
del cliente. La tubería se proporciona en color negro con cuatro franjas azules
coextruidas, según norma NCh 398/1.Of 2004. Además, se puede proveer en
diámetro exterior desde 90 a 250 mm y en las siguientes presiones nominales de
trabajo: PN6-PN8-PN10-PN12,5-PN16 según la norma NCh 397. Of 77 y la norma
ISO 4427:2007.
La presentación es en rollos de 50, 100 y 150 mts. y tiras de 6 y 12 mts., todo esto
según en diámetro de la tubería. Las tuberías están fabricadas con Polietileno de Alta
Densidad (HDPE), negro de humo como pigmento y agente Ultravioleta, para lograr
una mayor resistencia a los rayos UV. El Polietileno de Alta Densidad es un material
termoplástico, que presenta las siguientes características generales:
 Resistente a las bajas temperaturas.
 Alta resistencia a la tensión; compresión, tracción.
 Baja densidad en comparación con metales u otros materiales.
 Impermeable , Inerte (al contenido), baja reactividad; No tóxico.
 El HDPE PE-100 en comparación con el HDPE PE-80 presenta una mayor
Tensión de diseño en Kg/cm2.
131
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
4.6
Costos tuberías de HDPE.
De manera resumida, y para que el alumno tenga una noción, se presenta a
continuación una tabla con costos de algunos elementos de HDPE.
:
Tabla 13: Precios unitarios elementos de HDPE
DESCRIPCION
TUBERÍA HDPE 20 mm
TUBERÍA HDPE 25 mm
TUBERÍA HDPE 32 mm
TUBERÍA HDPE 40 mm
TUBERÍA HDPE 50 mm
TUBERÍA HDPE 63 mm
CODO 90° COMPRESIÓN
HDPE 20 MM x 20 MM
TEE COMPRESIÓN HDPE 25
x 25 x 25
CODO 90° TERMOFUSIÓN
HDPE PE100 PN10 63 mm
CODO 90° ELECTROFUSION
HDPE PE100 PN16 20 mm
COPLA COMPRESIÓN HDPE
25 mm
TERMINAL HE COMPRESIÓN
HDPE 20 x 1/2"
UNIDAD
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
Mt
PRECIO
UNITARIO
$ 824
$ 1.067
$ 1.600
$ 2.133
$ 3.247
$ 5.137
Mt
$ 1.586
Mt
$ 2.964
C/U
$ 5.189
C/U
$ 7.509
C/U
$ 1.942
C/U
$ 991
Preguntas
• ¿Existe algún material o elementos que la Superintendencia de Servicios
Sanitarios (SISS) tenga prohibido para el diseño de instalaciones domiciliarias
de agua potable?.
132
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
5
CAPÍTULO V: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE UN PROYECTO DE AGUA
POTABLE.
5.1
Procedimiento para la ejecución de las Instalaciones Domiciliarias de Agua
Potable.
La tramitación administrativa correspondiente al proyecto y construcción de las
Instalaciones Domiciliarias de Agua Potable y Alcantarillado (IDAA), contempla las
siguientes etapas:
• Otorgamiento de la Factibilidad de servicios.
• Presentación del proyecto.
• De la iniciación de obras.
• Autorización de Conexión y Empalme.
• Instalaciones de Agua Potable y de alcantarillado de aguas servidas.
• Recepción de las instalaciones.
5.1.1 Otorgamiento de la Factibilidad de servicios sanitarios.
Previo a la elaboración de un proyecto de instalación domiciliaria y/o de red pública,
el peticionario deberá solicitar el Certificado de Factibilidad de dación de servicio de
agua potable o de alcantarillado, según corresponda.
Si el prestador no pudiere otorgar el servicio de manera inmediata por no disponer de
la infraestructura necesaria, en la factibilidad deberá identificar las obras que requiere
y el mínimo plazo técnicamente necesario para su construcción y puesta en servicio
133
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
y los demás antecedentes pertinentes, según el artículo 33 de la ley General de
Servicios Sanitarios.
Para el otorgamiento de la factibilidad de dación de servicios sanitarios, el
peticionario deberá entregar la siguiente información:
1. Antecedentes del propietario:
 Nombre
 Domicilio
 Teléfono o fax
 Correo electrónico
 RUT
 Firma
2. Antecedentes del proyectista:
 Nombre
 Domicilio
 Teléfono o fax
 Correo electrónico
 RUT
 Firma
134
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
3. Antecedentes del inmueble:
 Calle y número.
 Población, comuna y ciudad.
 Croquis de ubicación.
 Datos del arranque y de la unión domiciliaria, en caso de existir.
 Datos de la fuente propia, en caso de existir.
 Terreno bajo cota de rasante o de solera, en caso de existir.
4. Datos del proyecto:
 Tipo y destino de la obra.
 Nº de edificaciones.
 Nº de pisos.
 Consumos estimados de agua potable en m3/día.
 Caudal de aguas servidas (UEH) y volumen máximo de descarga
(m3/mes).
 Consumo estimado en m3/día para conexión provisional en caso de ser
necesario.
En caso de proyectos que cuenten con un sistema particular de abastecimiento de
agua potable o disposición de aguas servidas, deberá adjuntarse una descripción
general con indicación de la capacidad de esos sistemas en m3/día.
135
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
5.2
Presentación del Proyecto
La presentación y contenido del proyecto de Instalaciones Domiciliarias deberá
cumplir con lo siguiente:
1. La
Memoria
y
Especificaciones
Técnicas
deberán
presentarse
mecanografiados en papel y en forma adicional en archivos magnéticos,
cuando hayan sido confeccionados en dicho medio.
2. Los Planos deberán cumplir con las siguientes pautas:
 El tamaño de los planos estará comprendido entre los formatos A-3 y A-0,
conforme a las Normas NCh 13 y 494. Las escalas se seleccionarán entre las
siguientes:
-
Planos de conjuntos o loteos:
1:100; 1:200; 1:250, 1:500 y 1:1000
-
Planos de la propiedad, plantas de pisos:
1:50; 1:100; 1:200; 1:250; 1:500
-
Planos de detalles y cortes:
1:1; 1:5; 1:10; 1:20; 1:25 ó 1:50
En general se usará la escala 1:100 para plantas de pisos. Cuando ésta no sea
adecuada, se recurrirá a la más conveniente de las indicadas, de modo de obtener
una buena presentación y máxima claridad en la interpretación de los planos.
 Para su confección se empleará poliéster translúcido con tinta indeleble negra.
Deberá presentarse en forma que puedan plegarse en formatos de 210 mm.
136
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
de ancho por 297 mm. de alto con una tolerancia de ± 10 mm. Adicionalmente
se presentarán en archivos magnéticos, cuando hayan sido confeccionados
en por dicho medio.
 La carátula deberá ir ubicada en la esquina inferior derecha, debiendo
plegarse el plano de manera que ésta quede siempre ubicada en primer plano,
tanto en los proyectos de agua potable como en los de alcantarillado. El
detalle será el establecido en el Anexo: Carátula.
5.3
Contenido del Proyecto.
Los proyectos deberán contener memoria, planos y especificaciones técnicas como
documentos independientes. Sin embargo, en aquellos que correspondan a
viviendas hasta de dos pisos, con 75 UEH o menos y diámetro máximo de
arranque y medidor de agua potable de 25 mm. y que no incluyan obras
complementarias, tales como estanques, sistema de elevación u otros, se podrá
establecer en el plano la memoria y especificaciones técnicas mínimas. Los
proyectos no contemplados en esta excepción se califican como proyectos de
envergadura.
Se entenderá por Memoria, la exposición de los antecedentes, recursos,
requerimientos, métodos de estudio y cálculo de las soluciones propuestas, la que
deberá contener las bases técnicas que correspondan para el diseño de los
proyectos de conformidad a lo establecido en este Reglamento:
1. Proyectos de agua potable:
 Número estimado de usuarios
 Dotaciones consideradas.

Materiales utilizados.
137
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
 Cálculo de gastos instalados, probable y consumo máximo diario.
 Cálculo de presiones.
 Cálculo del medidor.
 Cálculo y características de obras y equipos especiales.
 Cálculo del consumo del período de punta
 Bases técnicas del sistema de riego, si lo hubiera.
Los Planos, son la expresión gráfica del proyecto y su contenido determina la
geometría completa de la obra. Junto con las especificaciones técnicas deben definir
todos
los
requisitos
necesarios
para
la
construcción,
los
que
constarán
esencialmente de lo siguiente:
• Plano de ubicación de la propiedad con sus dimensiones, referida a puntos de
referencia (PR), fácilmente identificable, indicando el norte.
• Planta de cada piso con indicación de cotas referidas al punto de la solera
ubicado sobre la unión domiciliaria de alcantarillado (CS) a otro adecuado.
• Ubicación y protección del medidor.
• Si se precisa describir más detalladamente parte de las instalaciones
domiciliarias de agua potable y alcantarillado (IDAA) se utilizarán cortes de
detalle a escala adecuada.
• Cuando sea necesario en los proyectos de envergadura deberá incluirse un
esquema isométrico.
• Las instalaciones de agua potable y alcantarillado deberán ir en planos
separados.
138
Ingeniería en Construcción - Universidad Católica del Maule
• Los proyectos de las instalaciones de agua fría y caliente podrán ir en un
mismo plano, pero en plantas separadas.
Las Especificaciones Técnicas representarán la expresión escrita de las condiciones
del proyecto. Tendrán por objeto impartir las instrucciones técnicas sobre los
procedimientos constructivos, los materiales que se emplearán, las tolerancias y
pruebas que deberán cumplirse.
139